Системы, ориентированные на естественно-языковые запросы

Естественно-языковое общение человека с компьютером является идеалом, к которому стремятся конструкторы программных систем. Пока что сделан ничтожный шаг в этом направлении, однако уже можно говорить о создании систем такого характера. Отметим, что такие системы должны совмещать в себе как осознанные знания человека, так и бессознательные знания (см. рис. 1.14). Воспроизведение осознанных (логических) умственных усилий человека в памяти компьютера обеспечено довольно мощным инструментарием, способным отразить сколь угодно сложные зависимости между реальными объектами и процессами. Детальное изложение лингвистических, математических и организационных основ их использования представлено в гл. 7. Здесь же остановимся на специфике воспроизведения знаний неосознанных, мало освещенных в литературе.

Фундаментальные исследования в таких областях, как психосемантика, психолингвистика, психодиагностика, структурная лингвистика, постепенно меняют взгляды не только на само понятие «знание», но и на весь арсенал методов их представления и использования.

По отношению к искусственным системам вместо терминов «осознанные» и «бессознательные» знания используются термины «эксплицитные» и «имплицитные» знания. Эксплицитные знания базируются на вербальных формах представления, а имплицитные — как на вербальных, так и на невербальных. Эксплицитные знания могут быть представлены в двух формах: первая — это хорошо структурированные знания, отражаемые в семантических сетях, а вторая — вербальные ассоциации, существующие временно, на период коммуникативного акта.

Имплицитные знания, в отличие от эксплицитных, могут быть как вербальными, так и невербальными. Имплицитность выражается в смутном представлении каких-либо объектов и отличается обрывочностью, хаотичностью вербальных и иных ассоциаций.

Всякая мыслительная деятельность (восприятие, воспоминание, рассуждение) базируется на знаниях, а любое знание ассоциативно. Мыслительное усилие или воображение невозможно без ассоциаций, возникающих неосознанно в глубинах памяти человека. Без них нельзя не только распознавать внешний раздражитель (слово, звук, предмет), усвоить ощущения, но и обеспечить необходимой информацией процесс рассуждения.

Методы компьютерного представления знаний, используемые в ЭСС первого класса, основаны на стационарной (статичной) связи между объектами, что может характеризоваться как грубая аналогия. Моделирование функций памяти на основе динамических ассоциаций носит более адекватный характер. При этом говоря о внешнем раздражителе, взаимодействующем с базой ассоциаций, нельзя не принять во внимание цель субъекта, которая всегда сопровождает любой акт мыслительной деятельности ассоциативно.

Компонентный состав, функции и процедуры, используемые в ЭСС данного класса, детально рассмотрены в гл. 7. Здесь же остановимся на основных идеях их построения. Для пояснения воспользуемся из [26] тремя законами (механизмами) образования ассоциаций у человека: по смежности, по сходству, по контрасту. Последние два объединим в одно (если не одно, то непременно другое). Механизм образования ассоциаций представим с помощью рис. 1.32.

Рассмотрим последовательность инициализации процессов, обозначенных на рисунке цифрами. Инициализация происходит двумя путями: образование новых ассоциаций (новый опыт) и актуализация, т.е. возбуждение старых, уже известных системе ассоциаций. Для их пояснения воспользуемся такими актами мыслительной деятельности, как восприятие, воспоминание, размышление. В результате появления нового раздражителя (слово, звук, предмет) происходит восприятие (процесс 1), что обусловливает согласно механизму смежности образование соответствующих ассоциаций, ощущений и воспоминаний (процесс 2). Психический субстрат таких ассоциаций — безусловные и условные рефлексы. Непременными условиями образования подобных ассоциаций служат совпадение во времени (или небольшой его интервал) между появлениями раздражителей и значимость последних для субъекта (или повторное их появление). Периодически повторяющиеся раздражители запоминаются, и впоследствии при появлении одного из них возникают ассоциации смежности (процесс 2).

Ассоциации смежности могут быть актуализированы, т.е. получены в процессе воспоминаний, отражая прошлый опыт (процесс 3). Актуализация здесь линейная (формальная), так как появление одного раздражителя влечет за собой появление вполне определенной ассоциации. Эти ассоциации отражают форму, но не содержание восприятия.

Более важную роль играют ассоциации сходства, возникающие во время воспоминания или размышления (процессы 4, 6). Если ассоциации смежности отражают лишь последовательность появления раздражителей, то ассоциации сходства — их смысловую, т.е. содержательную связь. Эта связь строится на вполне конкретных, задаваемых задачей условиях сходства признаков для элементов ассоциаций (процесс 8). Под задачей понимается целенаправленный процесс анализа и синтеза, базирующийся на обобщении и дифференциации знаний и диктуемый схемой рас- суждений. Принципиально здесь то, что возбуждение ассоциаций сходства возможно лишь при наличии уже имеющихся ассоциаций смежности и задачи (процесс 5). Среди этих ассоциаций в соответствии с признаком сходства отбираются существенные. Отобранные ассоциации могут образовывать новые ассоциации (вторичные ассоциации см. гл. 7), которые согласно механизму смежности запоминаются (процессы 6, 7).

Связь механизмов образования и актуализации (возбуждения) ассоциаций

Рис. 1.32. Связь механизмов образования и актуализации (возбуждения) ассоциаций

Появление ассоциаций сходства всегда обусловливается задачей воспоминания или размышления, ибо только она задает признаки сходства. В то же время ассоциация сходства базируется на ассоциациях смежности.

Ассоциации смежности постоянны во времени и пространстве, характеризуются определенной устойчивостью, образуются при повторном появлении раздражителей на входе системы.

Ассоциации сходства характеризуются динамичностью, так как существуют временно на период решения задачи. Условием для появления ассоциаций сходства служат ассоциации смежности и база ассоциаций сходства. Ассоциации сходства действуют в виде ассоциативных цепей (пар, триад, тетрад и т.д.). Цепи временны и появляются лишь на время решения задачи.

Используя описанную терминологию, можно дать общее определение машинному воображению как результату появившихся ассоциаций смежности и сходства, динамически появляющихся и исчезающих во время появления раздражителей.

Отсюда ЭСС, ориентированная на использование ассоциативных знаний, должна содержать:

  • • базу знаний, служащую средой для генерации ассоциаций;
  • • базу смежных ассоциаций;
  • • процедуры образования и актуализации ассоциаций смежности и сходства.

База знаний представляется в форме семантической сети и отражает осознанные связи (знания) человека.

База ассоциаций смежности представляет собой множество постоянно обновляемых таблиц, содержащих устойчивое сочетание слов, когда-либо вводимых в систему и характеризуемых частотой совместного появления. Частота совместного появления слов будет интерпретироваться как мера (сила) ассоциативной связи между ними, которая постоянно меняется.

Формально базу ассоциаций смежности можно представить следующим образом:

где БСА (0 — база смежных ассоциаций, образовавшихся за период /;

БЗ (/) — понятийный состав базы знаний, сформировавшийся за период /;

3 (/) — понятийный состав запросов, появившихся за период /;

/ (•) — функция (процедуры) преобразования изменяющейся базы знаний и запросов в базу смежных ассоциаций.

Силу ассоциативной связи можно измерять с помощью коэффициента ассоциативности, зависящего от таких аргументов:

где С (/ (k,j)) коэффициент ассоциативности понятий к и у в периоде Г,

fkj — частота совместного появления понятий к и j во всех запросах в течение периода /; л — общее количество понятий, известных системе; t — период, для которого подсчитывается коэффициент.

База ассоциаций сходства имеет иную природу и зависит не только от базы знаний системы, но и от базы смежных ассоциа- щй, т.е.:

где БАХ (3 (/)) — база ассоциаций сходства, образованных в результате появления запроса в период /;

р () — функция (процедуры) образования ассоциаций сходства.

Состав и функции ЭСС, использующих ассоциативные знания, детально излагаются в п. 7.5.

На рис. 1.33 рассматривается общий состав блоков и их 4ункции.

Как и в ранее рассмотренных системах, главенствующую роль здесь играет база знаний, представляющая собой семантическую сеть и хранящая знания в форме предикатов первого порядка. Ранее уже отмечалось, что такого рода представление знаний позволяет указывать связи (отношения) между объектами явным образом.

Состав ЭСС, использующей естественно-языковые запросы

Рис. 1.33. Состав ЭСС, использующей естественно-языковые запросы

Кроме базы знаний для распознавания естественно-языкового запроса создаются семантические структуры, предназначенные для указания явным образом ролей, которые играют аргументы каждого из предикатов. Семантические структуры необходимы для грамматического разбора поступившего на вход системы естественно-языкового запроса.

Лингвистический процессор предназначен для выявления с помощью семантических структур той части базы знаний, которая касается данного запроса. Выявленная часть семантической сети используется блоком обработки для последующей выдачи информации пользователю.

Если в базе знаний явным образом не присутствуют необходимые знания, то подключается база ассоциаций, которая пытается восполнить недостающую информацию. В ней подобно нейросетям активизируются те ассоциации, которые по специально рассчитанным коэффициентам наиболее близки к анализируемому запросу.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >