3. Теоретические аспекты инженерии знаний

- Поле знаний

- Стратегии получения знаний

- Теоретические аспекты извлечения знаний

- Теоретические аспекты структурирования знаний

3.1. Поле знаний

Инженерия знания — достаточно молодое направление искусственного интеллекта, появившееся тогда, когда практические разработчики столкнулись с весьма нетривиальными проблемами трудности «добычи» и формализации знаний. В первых книгах по ИИ эти факты обычно только постулировались, в дальнейшем начались серьезные исследования по выявлению оптимальных стратегий выявления знаний [Boose, 1990; Wielinga, Schreiber, Breuker, 1992; Tuthill, 1994; Adeli, 1994].

Данная глава целиком посвящена теоретическим проблемам инженерии знаний, другими словами — проектированию баз знаний — получению и структурированию знаний специалистов для последующей разработки баз знаний. Центральным понятием на стадиях получения и структурирования является так называемое поле знаний, уже упоминавшееся в параграфе 1.3.

Поле знаний — это условное неформальное описание основных понятий и взаимосвязей между понятиями предметной области, выявленных из системы знаний эксперта, в виде графа, диаграммы, таблицы или текста.

3.1.1. О языке описания поля знаний

Поле знаний формируется на третьей стадии разработки ЭС (см. п. 2.4) — стадии структурирования.

Поле знаний, как первый шаг к формализации, представляет модель знаний о предметной области, в том виде, в каком ее сумел выразить аналитик на некотором

«своем» языке. Что это за язык? Известно, что словарь языка конкретной науки формируется путем пополнения общеупотребительного языка специальными терминами и знаками, которые либо заимствуются из повседневного языка, либо изобретаются [Кузичева, 1987]. Назовем этот язык и рассмотрим его желаемые свойства, учитывая, что стандарта этого языка пока не существует, а каждый инженер по знаниям вьщужден сам его изобретать.

Во-первых, как и в языке любой науки, в нем должно быть как можно меньше неточностей, присущих обыденным языкам. Частично точность достигается более строгим определением понятий. Идеалом точности, конечно, является язык математики. Язык, видимо, занимает промежуточное положение между естественным языком и языком математики.

Во-вторых, желательно не использовать в нем терминов иных наук в другом, то есть новом, смысле. Это вызывает недоразумения.

В-третьих, Язык видимо, будет либо символьным языком, либо языком графическим (схемы, рисунки, пиктограммы).

При выборе Языка описания поля знаний не следует забывать, что на стадии формализации необходимо его заменить на машинно-реализуемый язык представления знаний (ЯПЗ), выбор которого зависит от структуры поля знаний. Существует ряд языков, достаточно универсальных, чтобы претендовать на роль языка инженерии знаний, — это структурно-логический язык SLL, включающий аппарат лямбда-конверсии [Вольфенгаген и др., 1979], язык К-систем [Кузнецов, 1989], УСК [Мартынов, 1977] и др. Однако они не нашли широкого применения. В некотором смысле создание языка очень близко к идеям разработки универсальных языков науки [Кузичева, 1987]. К XVII веку сложились два подхода в разработке универсальных языков: создание языков-классификаций логикоконструктивных языков. К первому примыкают проекты, восходящие к идее Ф. Бэкона, — это языки Вилкинса и Далгарно. Второй подход связан с исследованиями в рамках поиска универсального метода познания, наиболее четко высказанного Р. Декартом, а затем в проекте универсальной характеристики Г. Лейбница. Именно Лейбниц наметил основные контуры учения о символах, которые в соответствии с его замыслами в XVIII веке развивал Г. Ламберт, который дал имя науке «семиотика». Семиотика в основном нашла своих адептов в сфере гуманитарных наук. В последнее время сложилась также новая ветвь семиотики — прикладная семиотика [Pospelov, 1995].

Представители естественных наук еще не до конца осознали достоинства семиотики только из-за того, что имеют дело с достаточно простыми и «жесткими» предметными областями. Им хватает аппарата традиционной математики. В инженерии знаний, однако, мы имеем дело с «мягкими» предметными областями, где явно не хватает выразительной адекватности классического математического аппарата и где большое значение имеет эффективность нотации (ее компактность, простота модификации, ясность интерпретации, наглядность и т. д.). В главе 8 рассматриваются современные тенденции в этой области и вводится понятие онотологического инжиниринга, как одного из подходов к семиотическому моделированию предметной области.

Языки семиотического моделирования [Осипов, 1988; Поспелов, 1986] как естественное развитие языков ситуационного управления являются, как нам кажется, первым приближением к языку инженерии знаний. Именно изменчивость и условность знаков делают семиотическую модель применимой к сложным сферам реальной человеческой деятельности. Поэтому главное на стадии концептуализации — сохранение естественной структуры поля знаний, а не выразительные возможности языка.

Традиционно семиотика включает (рис. 3.1):

• синтаксис (совокупность правил построения языка или отношения между знаками);

• семантику (связь между элементами языка и их значениями или отношения между знаками и реальностью);

• прагматику (отношения между знаками и их пользователями).

Рис. 3.1. (см. скан) Структура семиотики