Системантика

Вид материала

Монография

Содержание 2. Человеко-компьютерные семантические системы Интеллектные системы

2. Человеко-компьютерные семантические системы

Человеко-компьютерные семантические системы представляют собой функциональные системы, в которых содержательная сторона решения задач выполняется человеком (разработчиком или пользователем) по сценарию, а формальная – компьютером по алгоритму.

Функциональная система есть замкнутая архитектура, объединяющая центральные и периферийные механизмы процесса принятия решений, в рамках которой память, эмоции и цели выступают в органическом единстве с формально-логическим и физиологическим формированием поведенческого акта.

Принятию решения в функциональной системе предшествует процесс семантической обработки многообразных данных. Эту стадию П.К. Анохин назвал «афферентным синтезом» (от лат. afferens, afferentis – приносящий, центростремительный), что обозначает процесс сопоставления, отбора и синтеза в центральной нервной системе многочисленных и неодинаковых по функциональному значений афферентаций, на основе которых формируется цель действия¹.

При афферентном синтезе обрабатываются внутренние (связанные с доминирующей мотивацией), внешние (определяемые обстановкой) и поступающие из памяти данные.

В процессе принятия решения формируется механизм предсказания желательного конечного результата, эталон этого результата, называемый акцептором результатов действия.

В процессе действия осуществляется контроль системы достижения этого результата по афферентным признакам эталона. После достижения конечного приспособительного результата акцептор прекращает свое функционирование.

Одной из основных задач компьютерной семантики является моделирование функциональных систем в рамках человеко-машинных систем – интегрированных функциональных систем.

С


истема знаний и семантических определений, которая принципиально может быть реализована в компьютере, отличается от системы знаний человека и его семантической системы главным образом отсутствием компьютерного субъекта деятельности в схеме ее использования, а следовательно, отсутствием цели. Поскольку собственной цели у компьютера нет, то он как инструмент должен руководствоваться целью субъекта–человека при семантической интерпретации данных. Поэтому компьютерная семантика является лишь аналогом человеческой семантики. Эффективность компьютерной деятельности можно оценить через прирост эффективности человеко-машинной системы (рис. 24, б) по сравнению с эффективностью деятельности «невооруженного» пользователя (рис. 24, а). Схема включения компьютера в человеко-машинную систему приведена на рис. 24, в.




Рис. 24. Схемы включения компьютера


1 – вход человеко-машинной системы (ЧМС), порождаемой субъектом (С) (цели, задачи деятельности); (2, 3) – совместное решение задач, в т.ч.: 2 – выход компьютера (К) – субъект, реакция К, направленная на субъект; 3 – управление субъект – К; 4 – выход – воздействие К – среда, моторная система К; 5 – выход – воздействие субъект-среда, моторная система человека; 6 – выход по параметрам среды, воспринимаемым субъектом; 7 – выход по параметрам среды, воспринимаемым сенсорной системой К; 8 – обратная связь: выход К – выход С, реакция К, направленная вовне, но воспринимаемая субъектом и контролируемая им; 9 – обратная свзяь: выход С – выход С; 10 – обратная связь: выход К – выход К, реакция на К, направленная на изменение своего входа <изменение (расширение, блокирование, видоизменение)> т.е на изменение набора входных воздействий, предоставляемых и доступных субъекту; 11 – обратная связь: воздействие человека на свою сенсорно-перцептивную систему; 12 – обратная связь – моторная система человека; 13 – реакция воздействия субъекта, направленная на сенсорику К.

В качестве параметров эффективности могут быть приняты традиционные объемно-временные характеристики¹.

Решение трудноформализуемых задач в области, близкой к восприятию человеком информации различной модальности, связано с развитием сенсорных семантических систем.

Под сенсорными компьютерными системами понимаются системы переработки визуальной, звуковой и других видов информации, аналогичные сенсорно-перцептивным и сенсорно-моторным подсистемам человека.

Семантические факторы в работе таких систем неотъемлемы от взаимодействия и связанного с ним отражения. Семантические аспекты отражения появляются на определенном этапе эволюции свойства отражения в материальных системах, когда оно приобретает черты интерпретации.

Сенсорно-перцептивные подсистемы являются средством целостного отражения объектов внешнего мира при непосредственном воздействии физических раздражителей на рецепторы или датчики.

На рис. 25 приведены схемы передачи информации в технических коммуникационных системах и нервной системе. Аналогия в построении сенсорно-перцептивных систем человека и компьютера очевидна².

Сенсорно-перцептивные системы компьютера являются средством формирования компьютерного представления внешнего мира, т. е. его модели, через компьютерные аналоги ощущений, восприятия, опознания, представления. Они позволяют извлекать из окружающей среды только необходимые данные, исключить перегрузки центрального процессора ненужными данными, осуществлять отбор тех характеристик внешней среды, которые имеют значение для текущей деятельности человеко-машинной системы. Такой отбор возможен в эффективном виде только на семантическом уровне.




Рис. 25. Схема передачи информации


Восприятие информации невозможно без способности к ее сохранению (передачи во времени) и преобразованию. Человек в каждый момент времени имеет дело с относительно небольшими фрагментами реального мира. Каждая человеко-машинная система соотносится с определенной частью реального мира, именуемой предметной областью.

Предметная область – это та часть реального мира, которая является сферой проблемной ориентации автоматизированной системы¹.

Ее описание ведется на естественном языке. Для этого используются средства естественного языка, позволяющие именовать объекты, отражать их свойства и отношения.

Машины могут оперировать только определенной формой описания предметной области, при этом всегда предполагается соотнесение описания на формальном языке с ее описанием на естественном языке.

Введение формального языка приводит к необходимости однозначного перевода описания на одном языке (естественном и формальном) в описание на другом и необходимости их эквивалентной интерпретации.

Эквивалентная интерпретация достигается введением понятия абстрактных состояний предметной области, определенных формально и служащих однозначной интерпретацией описания состояния как на естественном, так и на формальном языках (рис. 26).



Рис. 26. Схема описания предметной области

При определении предметной области объект должен иметь относительно целостный характер и обладать некоторым конечным набором свойств.

Под свойством понимается характеристика, позволяющая устанавливать его сходство и различия по отношению к другим объектам. При этом свойства объекта могут быть индивидуальными и общими, присущими и единичному экземпляру, и целому классу.

Например, индивидуальными свойствами являются те, которые отличают друг от друга животных одного вида, станки одной модели, товары одного наименования, а общими свойствами – те, которые есть у одного вида растений, группы материальных ценностей. Существенными являются свойства, по которым объект идентифицируется в модели предметной области.

Под отношением понимается форма связей между объектами. Отношения делятся на внешние и внутренние. Внешние отношения отражают связи между объектами, не затрагивая их свойств, например: структурные отношения между элементами некоторой системы. Внутренние отношения выявляют свойства объектов или обусловливают зависимость свойств объектов от данного отношения.

Любые другие сведения, не участвующие в этом процессе, не нужны и выступают помехой.

Описание предметной области включает в качестве основных элементов некоторые абстрактные объекты, типы объектов, абстрактные отношения. Абстрактное состояние <E, T, R> может быть представлено в виде:


E = {e₁, e₂, ..., e_n}– объекты;

T = {t₁, t₂, ..., t_n} – типы объектов;

R = {r₁, r₂, ..., r_n} – отношения.

Основные принципы описания состояния предметной области на некотором формальном языке:

информационное содержание раскрывается посредством описания состояния предметной области на естественном языке, позволяющем соотносить элементы описания реальным объектам;

формальное установление факта эквивалентности описания состояния на различных языках требует их абстрактной интерпретации в терминах некоторой эталонной модели;

извлечение информации требует обязательного перехода от формального описания к описанию на естественном языке.


Глава VI
ИНТЕЛЛЕКТНЫЕ СИСТЕМЫ