Удк 004. 89 Функциональная организация интеллекта в многоцелевой информационной среде
| Вид материала | Документы |
- Удк 004. 838: 004. 853: 004. 855. 5: 004. 738. 5 Анализ эффективности работы web-сайта, 146.96kb.
- Удк 004. 056. 5 Моделирование и прогнозирование информационных угроз как составная, 94.29kb.
- Книга под названием "Психология интеллекта", 2310.29kb.
- Удк 004. 021+004. 81 Алгоритмы построения маршрута на карте по параметрам, 88.51kb.
- Удк 004. 05: 378. 147 Проблемы в преподавании курса «математическое моделирование», 17.13kb.
- Удк 346. 54+004. 05 Правовые вопросы высоких технологий, 9.71kb.
- Удк 004. 074 А. Е. Шерстнёв, старший инженер ОАО «инэум», 147.5kb.
- Структурно-функциональная организация палеоамигдалы: фундаментальные закономерности, 2391.63kb.
- Удк 378. 147. 1: 004., 198.01kb.
- Удк 378. 144: 004. 3 Т. В. Столяр, зав библиотекой, 156.42kb.
УДК 004.89
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ИНТЕЛЛЕКТА В МНОГОЦЕЛЕВОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СРЕДЕ
С.Х. Ляпин1
Рассматривается функциональная организация интеллекта в многоцелевой информационной среде T-System, объединяющей ресурсы и сервисы электронной библиотеки с гибким полнотекстовым поиском, виртуального музея, электронного архива, исследовательской лаборатории, образовательного сервера. Методологически эта организация интеллекта основана на гибридной двухуровневой онтологии, определяемой взаимодействием функциональных систем, формируемых структурой запроса (верхний уровень), библиотеки концептов и библиотеки тезаурусов (нижний уровень). Технологически – на унифицированной поисковой системе, включающей в себя механизм нелинейных каскадных запросов, запускаемых пользователем или программным агентом, которые: а) формируют соответствующие функциональные системы поиска, б) соединяют результаты промежуточного полнотекстового поиска, релевантные тезаурусы и концепты, текстовые метаданные, а также нетекстовые объекты различной модальности, в) обеспечивают адекватную презентацию этих результатов.
Введение
Развитие информационных систем на определенном этапе приводит к постановке вопроса об их интеллектуализации: как с точки зрения общей архитектуры и организации первичных ресурсов, так и с точки зрения специальных поисковых и презентационных сервисов. Именно в этом направлении развивается, например, проект Alexandria Digital Library [Smith et al., 2003], [Agapova et al., 2003], а также наша информационная система T Libra (разработка ООО «Константа» и НП «Центроконцепт») для создания многофункциональных электронных библиотек с гибким полнотекстовым поиском [Ляпин и др., 2003].
Установку на постепенное повышение интеллектуальности такого рода прикладных разработок (электронных библиотек, виртуальных музеев, образовательных серверов и т.п.), – а это важное условие их выживаемости в средне- и долгосрочной перспективе, – можно реализовать лишь на основе достаточно общих и вместе с тем конструктивных моделей интеллекта, как естественного, так и искусственного.
С другой стороны, ориентация на инструментальное обеспечение практически полезных разработок понуждает нас выделить среди множества перспективных теоретических подходов в сфере Artificial Intelligence те, которые могут быть использованы и тем самым проверены на эффективность и релевантность «здесь и сейчас», а не в заманчивой, но туманной перспективе полномасштабной Artificial Life.
В статье обосновывается один из возможных подходов к построению обобщенной модели организации интеллекта для поэтапной «интеллектуализации» многоцелевой информационной среды T-System (Text-oriented System), получающейся из функционального расширения ИС T Libra и объединяющей ресурсы и сервисы электронной библиотеки с гибким полнотекстовым поиском, виртуального музея, электронного архива, исследовательской лаборатории, образовательного сервера.
Этот подход (и в первом приближении сама модель) конструируется нами в методологическом пространстве, где основными ориентирами являются теория функциональной системы П.К.Анохина, нелинейная эпистемология, теория психических процессов Л.М.Веккера, теория нечетких множеств, включая идеологию «мягких вычислений» Лотфи Заде, а также концептология как общая теория многомерных мультимодальных культурных концептов (смысловых единиц информации).
^ 1. К функционально-целостной интеллектуальной интеграции информационных ресурсов и сервисов
В настоящее время на платформе информационной системы T-Libra создается семейство информационных систем T-System, использующих «текст» (в том числе текстовые метаданные) в качестве базисной модальности для функциональной интеграции всей мультимодальной (текстовой + нетекстовой) информации, а некоторую унифицированную настраиваемую поисковую систему, – в качестве универсального средства ее обработки.
Важным моментом функциональной интеграции (и одновременно интеллектуализации) всей этой информационной среды является ее концепт-ориентированность: включение «библиотеки концептов» (наряду с «библиотекой тезаурусов») в состав ее базовых пополняемых ресурсов, а концепт-ориентированной поисковой системы – в состав ее базовых настраиваемых пользовательских сервисов [Ляпин и др., 2004]. «Концепты» при этом понимаются нами как многомерные и мультимодальные общекультурные формообразования – смысловые единицы информации, имеющие различные наблюдаемые редуцированные (в том числе понятийно-терминологические и знаково-образные) формы своего существования [Ляпин, 1993], [Ляпин, 1997]. Взаимодействие «библиотек концептов» с «библиотеками тезаурусов» в ходе осуществления запроса в принципе позволяет учесть как терминологическую специфику дисциплинарно-предметных областей знания (за счет тезаурусов), так и междисциплинарный общекультурный смысловой контекст (за счет концептов).
Но такой подход создает лишь частичные предпосылки для интеллектуализации всей информационной среды, поскольку он делает это на нижнем, неспецифическом для поисковой задачи уровне работы интеллекта: уровне интеллектуально-нагруженных «объектов», «концептов», смысловых единиц информации с инкапсулированной нечеткой логикой развертывания смысла.
Он не решает задач верхнего, функционального уровня работы интеллекта, уровня целевой организации поиска и оценки его результатов.
Необходима, стало быть, более общая методологическая платформа для концептуального моделирования интеллектуального поиска, для построения обобщенной онтологии соответствующей информационной среды.
^ 2. Методологические ориентиры для построения обобщенной модели интеллекта многоцелевой информационной среды T System
Обозначим методологические ориентиры для построения обобщенной модели интеллектуального поиска в многоцелевой среде T System.
^ 2.1. Теория функциональной системы П.К.Анохина, вначале разработанная для описания, моделирования и экспериментального исследования физиологической архитектуры поведенческого акта [Анохин, 1979], а затем распространенная на широкий круг естественных и искусственных самоорганизующихся систем [Анохин, 1978].
Ключевыми для этой теории – и для ее использования в наших целях – являются: а) положение о конкретном результате деятельности системы как доминирующем системообразующем факторе; б) положение о взаимосодействии компонентов системы, которое достигается тем, что каждый из них под влиянием афферентного синтеза и/или обратной афферентации (обратной связи) освобождается от избыточных степеней свободы и объединяется с другими компонентами только на основе тех степеней свободы, которые вместе содействуют получению конечного результата; в) положение о существовании специального аппарата акцептора результата действия, включенного в нелинейную функциональную систему, обладающего способностью опережающего отражения действительности и ответственного за оценку полученного результата.
Все ключевые компоненты анохинской функциональной системы и их нелинейное взаимосодействие в составе целостного поведенческого акта должны получить интерпретацию в терминах информационной среды (для начала – в терминах пользовательского запроса к определенным образом организованным первичным ресурсам).
Это относится и ко всем другим методологическим ориентирам.
2.2. Нелинейная эпистемология, основанная на нелинейных моделях субъект-объектного отношения и соответствующих концепциях сознания и познания. Отметим в этой связи, в частности, предметно-редуктивную теорию сознания, восходящую к К.Марксу, методологический потенциал которой далеко не исчерпан; всю экзистенциально-феноменологическую традицию, в особенности Э.Гуссерля и М.Хайдеггера; теорию сознания М.Мамардашвили.
Нелинейные модели субъект-объектного отношения являются ключевыми для моделирования пользователя (User Modeling) и описания взаимодействия «пользователь – информационная среда», в том числе для логического и технического проектирования структуры пользовательских запросов.
^ 2.3. Теория психических процессов Л.М.Веккера. В ней для наших целей особенно важен детальный операциональный и структурный анализ «понятия» как инварианта обратимого межъязыкового перевода (с языка свернутых симультанных образов на язык линейно упорядоченных речевых символов), ведущегося минимум на двух уровнях обобщенности, а также тезис о понятийном концепте как «центре кристаллизации» других понятийных концептов и тем самым – как интеллектообразующей единице [Веккер, 1976].
Понятийный концепт (понимаемый по Веккеру) может служить ориентиром или даже образцом для конструирования культурного концепта и соответствующих интеллектуальных структур более высокого уровня.
2.4. Направление развития теории нечетких множеств, связанное с именем Лотфи Заде (как и вся теория в целом), и ориентированное на вычисления со словами» (Computing with Words) и моделирование человеческих процессов познания и принятия решений на основе «гранулирования информации» (Information Granulation) [Заде, 1976], [Заде, 2001].
^ Вычисления со словами. Слова рассматриваются как ограничения на лингвистическую переменную, и основной компонентой процесса вычисления со словами является распространение ограничений с одних переменных на другие. Решение задачи рассматривается как распространение ограничений от множества исходных данных на множество заключительных данных, задаваемых совокупностью предложений естественного языка. Переход от предложений естественного языка к процессу распространения ограничений и обратный переход к предложениям естественного языка состоит, соответственно, из этапов формализации (разъяснения) ограничений, заданных на естественном языке, и ретрансляции этих ограничений (возможностных, вероятностных, нечетких, истинностных, функциональных и др.) на естественный язык. [Батыршин, 2001].
Этот подход может быть распространен, с нашей точки зрения, на теоретическую и технологическую разработку «вычислений с концептами» (Computing with Concepts), – когда операции производятся не с отдельными словами и предложениями (и соответствующими ограничениями), а с концептами как гетерогенными терминологическими кластерами с инкапсулированной логикой поведения в культурном поле. С соответствующими изменениями можно говорить, видимо, и о «вычислениях с тезаурусами» (Computing with Thesauri).
^ Гранулирование информации. Слово естественного языка понимается как «метка» гранулы, а «гранула» – как группа объектов, обозначаемых словом и объединяемых неразличимостью, сходством, близостью или функциональностью. Как гранулы (НОС, УХО, ДОМ, ПРОЦЕСС и т.д.), так и их атрибуты (ДЛИНА, ЦВЕТ, ВРЕМЯ) и значения атрибутов (БОЛЬШОЙ, КРАСНЫЙ, БЫСТРЫЙ) в общем случае являются нечеткими. Язык, на котором происходит подобное описание предметной области, называется уточненным естественным языком [Батыршин, 2001].
Организацию знания в виде «концептов» и «тезаурусов» можно понимать как частный (но для наших целей принципиально важный) случай гранулирования. Соответственно можно использовать язык описания гранулированного знания (например, тот или иной вариант нечеткой логики, дескриптивной логики) для описания концепт-организованного знания или предметно-ориентированных тезаурусов.
^ 2.5. Концептология, или общая теория концептов, – развиваемый нами с начала 1990 х годов междисциплинарный интегративный подход к пониманию и моделированию сознания, познания, общения, деятельности. Ее центральное понятие («многомерный мультимодальный концепт») и ее основной метод (эвристическая культурогенная трансляция концептов) не противостоят существующим в каждой отдельной дисциплине понятийным системам и специализированным логикам их развертывания. Наоборот, концептология стремится достроить каждый специализированный феномен – научное понятие, художественный образ, нравственный поступок, религиозный символ веры и т.д. – до его смысловой полноты и раскрыть его культурогенный эвристический потенциал.
Концептология – это объектно-ориентированная онтология, методология, технология: она нацелена не на абстрактно-общие отношения типа (важность изучения которых также несомненна), а именно на «объекты» разных типов, видов и уровней (= «концепты», их производные и связанные с ними структуры), притом в самых разных предметных областях. Каждый из этих «объектов» может иметь специфические механизмы наследования свойств и, что особенно важно, внутреннюю логику развертывания своего содержания. В этом плане развитие концептологического подхода удачно совпадает с поворотом современных компьютерных технологий к объектно-ориентированной идеологии во всем диапазоне компьютерного мышления: от разработки абстрактных моделей данных и объектно-ориентированных языков программирования до создания и выпуска на рынок объектно-ориентированных СУБД и соответствующих общесистемных и прикладных программ.
Соответственно, «концепты» в рамках концептологии понимаются шире, чем обычно это делает лингвистика или психология – а именно, как многомерные и мультимодальные смысловые единицы информации (смысловые инварианты различных вариаций семантических значений культурного знака), носители нечеткой логики развертывания этих инвариантов в различных предметных областях, обеспечивающей культурогенную трансляцию «значений» слов, терминов, образов, поведенческих стереотипов и т.д. из одной предметной обрасти в другую. [Ляпин, 1993], [Ляпин, 1997].
^ 3. Гибридная двухуровневая онтология для многоцелевой информационной среды T System
3.1. Для разработок по осуществлению интеллектуализации всей информационно-поисковой среды необходима более конкретная онтологическая модель предметной области и соответствующего информационного пространства, включающего в себя первичные ресурсы, поисковые и презентационные сервисы T-System.
Мы предлагаем для этой цели гибридную двухуровневую онтологию, верхний уровень который обеспечивал бы функциональную целостность целенаправленного познавательного акта (осуществляемого человеком или программным агентом), а нижний – адекватную для целей интеллектуального поиска организацию самих первичных ресурсов, «объектов» поискового запроса.
3.2. Основной единицей интеллектуальной информационной интеграции верхнего уровня онтологии является функциональная система, архитектоника которой может быть построена путем соответствующей интерпретации и адаптации теории функциональной системы П.К.Анохина.
Этот уровень онтологии можно было бы назвать также «эпистемологическим»: конкретные функциональные системы, формируемые поисковыми запросами, фактически репрезентируют ту или иную функциональную организацию «субъекта» (= реального пользователя или программного агента, формирующего запрос), и, соответственно, функциональную организацию субъект-объектного отношения. В общеметодологическом плане это сформулировано нами еще в начале 1980-х гг. в рамках концептуальной модели «совокупного субъекта», или Σ-субъекта [Ляпин, 1984]. Для проектирования функциональной организации «субъекта» могут и должны быть использованы концептуальные модели различных вариантов нелинейной эпистемологии.
3.3. Нижний уровень онтологии представлен библиотекой концептов и библиотекой тезаурусов. При этом первая ориентирована на смысловую репрезентацию межпредметных, междисциплинарных мультимодальных смысловых единиц информации, – общекультурных «концептов» разного типа, вида и уровня, а вторая – на понятийно-терминологическую репрезентацию предметно-дисциплинарных областей знания в соответствии с традиционным построением тезауруса, ручным или автоматизированным.
Отношения между «концептами» и «тезаурусами» (и соответствующими библиотеками) мы рассматриваем как достаточно свободные и взаимообратимые: тот или иной концепт, представленный, например, терминологическим кластером с включенными нетекстовыми объектами, может оказаться связанным (общей логикой запроса и собственной логикой концепта) с развертыванием и использованием некоторого специализированного тезауруса. Наоборот, релевантный тезаурус может включаться в ходе выполнения запроса в качестве функциональной части в тот или иной концепт с присущей ему инкапсулированной логикой.
Для проектирования вариантов онтологии нижнего уровня может быть использована модель понятийного концепта Л.М.Веккера, вся методология Computing with Words и Information Granulation Л.Заде, а также концептология.
3.4. Технологической реализацией вышеописанной гибридной двухуровневой онтологии является унифицированная поисковая система, включающая в себя механизм нелинейных каскадных запросов, формирующих соответствующие функциональные системы и соединяющих результаты полнотекстового поиска, релевантные тезаурусы и концепты (со встроенной в них логикой развертывания знания), текстовые метаданные, а также нетекстовые объекты различной модальности (графика, звук, видео и т.д.). [Ляпин и др., 2004].
Заключение
Если взять в целом конфигурацию [Человек (Пользователь) + Информационная система с поиском и ресурсами], то в ней безусловно присутствует «интеллект», хотя бы в составе левой части этой суммы, в виде естественного человеческого интеллекта (способного ставить цель информационного поиска, реализовывать ее в поисковом запросе и оценивать его результаты). Задача состоит в том, чтобы имплицитные характеристики интеллекта, присущие левой части конфигурации, постепенно превращались в эксплицитные характеристики интеллекта самой информационной среды, – то есть искусственного интеллекта, характерного для правой части конфигурации.
Для разработки и реализации программы переноса интеллекта от пользователя к информационной системе (from User to Information System Intelligence Transfer) мы предполагаем использовать ряд вышеописанных методологических подходов, разработанных в различных сферах науки, а также гибридную двухуровневую онтологическую модель, объединяющую функционально-целостную и объектно-ориентированную парадигмы понимания и моделирования человеческой деятельности. Апробировать все это мы намерены в рамках поэтапного развития многоцелевой информационной среды T System, объединяющей ресурсы и сервисы электронной библиотеки с гибким полнотекстовым поиском, виртуального музея, электронного архива, исследовательской лаборатории, образовательного сервера.
^ Список литературы
[Анохин, 1978] Анохин П.К. Принципиальные вопросы общей теории функциональных систем / Избранные труды. Философские аспекты теории функциональной системы. – М., 1978, с. 49-106.
[Анохин, 1979] П.К.Анохин. Функциональная система как основа физиологической архитектуры поведенческого акта / П.К.Анохин. Избранные труды. Системные механизмы высшей нервной деятельности. – М., «Наука», 1979, с. 13-99.
[Батыршин, 2001] Батыршин И.З. Общий взгляд на основные черты и направления развития нечеткой логики Л.Заде // Новости искусственного интеллекта, №2-3, 2001.
[Веккер, 1976] Веккер Л.М. Психические процессы. Т.2. Мышление и интеллект. – Л., Изд-во Ленинградского университета, 1976. (Глава VI. Мышление как интегратор интеллекта, с.276-338, §2. Понятийная мысль как вид мышления и как форма работы интеллекта, с. 280-320).
[Заде, 1976] Заде Л.А. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений. – М.: Мир, 1976. – 165 с.
[Заде, 2001] Заде Л.А. Роль мягких вычислений и нечеткой логики в понимании, конструировании и развитии информационных / интеллектуальных систем (пер. с англ. И.З.Батыршина) // Новости искусственного интеллекта, №2-3, 2001, с. 7 - 11.
[Ляпин, 1984] С.Х.Ляпин. Функциональная организация субъекта и ценностные детерминации в научном познании // Ценностные детерминации в научном познании. Межвуз. сб. науч. статей. Отв. ред. д.ф.н., проф. Л.А.Микешина. – Вологда, 1984. – С.24-44.
[Ляпин, 1993] Ляпин С.Х. О концептах и концептологии (в поисках нового подхода к моделированию деятельности) // XIX World Congress of Philosophy. – Moscow 22-28 August 1993. – Book of abstracts. Сборник резюме. Vol. I. Секция 13 (Философия деятельности). – с.322;
[Ляпин, 1997] Ляпин С.Х. Концептология: учение о концептах, методология культурогенных трансляций, технология эвристического развертывания смысла // Вестник СЗО РАО. – №3, 1998, СПб.-Архангельск: Поморский гос. университет им. М.В.Ломоносова, 1998. – с.28-41.
[Ляпин и др., 2003] С.Х.Ляпин, А.В.Куковякин. Многофункциональная электронная библиотека T-Libra: WWS-архитектура, интегрированный каталог, настраиваемый мультирубрикатор, гибкий параметризируемый полнотекстовый поиск // Труды 5-ой Всеросс. науч. конф. RCDL’2003, Санкт-Петербург, Россия, 2003. - Изд-во СпбГУ, 2003, с. 292-299; spbu.ru/proceedings/J4.pdf
[Ляпин и др., 2004] С.Х.Ляпин, А.В.Куковякин. Концепт-ориентированный поиск в электронной полнотекстовой библиотеке с мультимодальным расширением // Труды 6-й Всеросс. науч. конф. RCDL’2004, Пущино, 29 сент. - 1 окт. 2004 г. - С. 127-134.
[Agapova et al., 2003] O.Agapova, R.Mayer, T.Smith, A.S.Ushakov, A.A.Ushakov, Stefan Decker. Developing Digital Library Visual Services for Building a Lesson-Design Environment Prototype // Proc. of the 5th Russian Conference on Digital Libraries RCDL’2003, St.-Petersburg, Russia, 2003, p.130-139.
[Smith et al., 2003] Terry Smith, Alex Ushakov, Bill Heller. Some Aspects of Developing and Using the Digital Learning Environment in Alexandria Digital Earth Prototype // Proc. of the 5th Russian Conference on Digital Libraries RCDL’2003, St.-Petersburg, Russia, 2003, p.18-25.
1 163045, Архангельск, ул. Комсомольская, 11-2, lyapin@atknet.ru