Методология процесса получения нового знания

Методологически деятельность аналитика может быть представлена как не­которая последовательность этапов [Коршунов, Манталов, 1988]:

Ø Э_1: описание и обобщение фактов;

Ø Э_2: установление логических и математических связей, дедукция и ин­дукция законов;

Ø Э_3: построение модели;

Ø Э_4: объяснение и предсказание явлений.

Э_1: описание и обобщение фактов

Тщательность и полнота ведения протоколов во время процесса извлечения и пунктуальная "домашняя работа" над ними — вот залог продуктивного первого этапа познания и материал для описания и обобщения фактов.

На практике оказывается трудным придерживаться принципов объективно­сти и системности, описанных выше. Чаще всего на этом этапе факты про­сто собирают и как бы бросают в "общий мешок"; опытный инженер по знаниям часто сразу пытается найти "полочку" или "ящичек" для каждого факта, тем самым подспудно готовясь к этапу концептуализации.

Э_2: установление связей

В памяти эксперта все понятия увязаны и закономерности установлены, хотя часто и неявно, задача инженера — выявить каркас умозаключений эксперта. Реконструируя рассуждения эксперта, инженер по знаниям может опираться на две наиболее популярные теории мышления — логическую и ассоциативную. При этом если логическая теория благодаря горячим по­клонникам в лице математиков широко цитируется и всячески эксплуатиру­ется в работах по искусственному интеллекту, то вторая, ассоциативная, гораздо менее известна и популярна, хотя имеет также древние корни. Так, Р. Фейнман в своих "Лекциях по физике" отмечает, что в физике по-прежнему преобладающим является вавилонский, а не греческий метод по­строения знаний. Известно, что древневосточные математики умели делать сложные вычисления, но формулы их не были логически увязаны. Напро­тив, греческая математика дедуктивна (например, "Начала" Евклида).

Традиционная логика формирует критерии, которые гарантируют точность, валидность, непротиворечивость общих понятий рассуждений и выводов. Ее основы заложены еще в "Органоне" Аристотеля в IV в. до н. э. Большой вклад в развитие логики внес Джон Стюарт Милль (1806—1873).

Инженер по знаниям и сам использует операции традиционной логики и выделяет их в схеме рассуждений эксперта. Это следующие операции:

Ø определение;

Ø сравнение и различение;

Ø анализ;

Ø абстрагирование;

Ø обобщение;

Ø классификация;

Ø категоризация;

Ø образование суждений;

Ø умозаключение;

Ø составление силлогизмов и т. д.

Однако красота и стройность логической теории не должны заслонять того, что человек редко мыслит в категориях математической логики [Поспелов, 1989].

Теория ассоциаций представляет мышление как цепочку идей, связанных общими понятиями. Основными операциями такого мышления являются:

Ø ассоциации, приобретенные на основе различных связей;

Ø припоминание прошлого опыта;

Ø пробы и ошибки со случайными успехами;

Ø привычные ("автоматические") реакции и пр.

Однако эти две теории не исчерпывают всего многообразия психологиче­ских школ. Большой интерес для инженерии знаний может представлять гештальтпсихология. Одним из ее основателей является выдающийся не­мецкий психолог М. Вертгеймер (1880—1943). Под гештальтом (нем. Gestalt) понимается принцип целостности восприятия — как основа мышления. Гештальтпсихологи стараются во всем выделять некий целостный образ или структуру как базис для понимания процессов и явлений окружающего ми­ра. Эта теория близка теории фреймов и объектному подходу и направлена на постижение глубинного знания, которое характеризуется стабильностью и симметрией. При этом важен так называемый "центр ситуации", относи­тельно которого развивается знание о предметной области.

Для инженера по знаниям это означает, что, выявляя различные фрагменты знаний, он не должен забывать о главном, о гештальте фрагмента, который влияет на остальные компоненты и связывает их в некоторую структурную единицу. Гештальтом может быть некий главный принцип, или идея, или гипотеза эксперта, или его вера в силу каких-то отдельных концепций. Этот принцип редко формулируется экспертом явно, он всегда как бы за "кад­ром", и искусство инженера по знаниям — обнаружить этот основной гештальт эксперта.

В гештальттеории существует закон "стремления к хорошему гештальту", согласно которому структуры сознания стремятся к гармонии, связности, простоте. Это близко к старинному классическому принципу "бритвы Оккама" — "сущности не должны умножаться без необходимости" — и формулируется как принцип прегнантности Вертгеймера [Вертгеймер, 1987]: "Организация поля имеет тенденцию быть настолько простой и ясной, на­сколько позволяют данные условия". Рассуждения о гештальте подводят вплотную к третьему этапу в структуре познания.

Э_3: построение модели

Необходим специализированный язык, посредством которого можно опи­сывать и конструировать те идеализированные модели мира, которые воз­никают в процессе мышления. Язык этот создается постепенно с помощью категориального аппарата, принятого в соответствующей предметной облас­ти, а также формально-знаковых средств математики и логики. Для эмпи­рических предметных областей такой язык пока не разработан и поле зна­ний, которое полуформализованным способом опишет аналитик, может быть первым шагом к созданию такого языка.

Любое познавательное отражение включает в себя условность, т. е. упроще­ние и идеализацию. Инженеру по знаниям необходимо овладение такими специфическими гносеологическими приемами, как идеализация, огрубле­ние, абстрагирование, которые позволяют адекватно отображать в модели реальную картину мира. Эти приемы доводят свойства и признаки объектов до пределов, позволяющих воспроизводить законы действительности в бо­лее лаконичном виде (без влияния несущественных деталей).

На тернистом пути познания проверенный диалектический подход оказыва­ется лучшим "поводырем". Инженер по знаниям, который стремится по­знать проблемную область, должен быть готов постоянно изменять свои уже утвердившиеся способы восприятия и оценки мира и даже отказываться от них. При этом тщательнее всего следует проверять правильность суждений, которые кажутся самыми очевидными.

Э_4: объяснение и предсказание явлений

Этот завершающий этап является одновременно и частичным критерием истинности полученного знания. Если выявленная система знаний эксперта полна и объективна, то на ее основании можно делать прогнозы и объяс­нять любые явления из данной предметной области. Обычно базы знаний ЭС страдают фрагментарностью и модульностью (несвязанностью) компо­нентов. Все это не позволяет создавать действительно интеллектуальные системы, которые, равняясь на человека, могли бы предсказывать новые закономерности и объяснять случаи, не указанные в явном виде в базе. Ис­ключением тут являются обучающие системы, которые ориентированы на генерацию новых знаний и на "предсказание".

Предлагаемая методология вооружает аналитика аппаратом, позволяющим избежать традиционных ошибок, приводящих к неполноте, противоречиво­сти, фрагментарности БЗ, и указывает направление, в котором необходимо двигаться разработчикам. И хотя на сегодняшний день большинство БЗ прорабатываются лишь до этапа Э_3, знание полной схемы обогащает и углубляет процесс проектирования.