3. Проблема компьютерного представления знаний

Вопросы, связанные с анализом структуры знания, его видов, индивидуальных способностей познания относятся к разряду экзистенциальных. Проблема компьютерного представления знаний относится к разряду технологических проблем познания. Тем не менее осмысление совокупности вопросов, касающихся способов получения и обоснования знания, исследования его свойств является философским по сути. Проблема компьютерного представления знаний содержит несколько аспектов рассмотрения. Самый важный аспект касается осуществления логико-лингвистических исследований, проводившихся с 60-х годов XX века, направленных на создание формализованных моделей естественного языка для автоматизации информационных процессов (разработка математических моделей языка — Г. Чейтин; разработка формализованных моделей для текстов по дескриптивной лингвистике — В.В. Иванов; работы по дистрибутивному анализу текста на основе методов американской дистрибутивной лингвистики — 3. Харрис; статистико-комбинаторные методы анализа текстов — Н.Д. Андреев; дистрибутивно-статистический анализ текстов — А.Я. Шайкевич). Один из аспектов связан с анализом основных форм представления знания, включая заимствование методов систематизации информации из смежных с информатикой областей. Другой аспект предусматривает рассмотрение вопроса соотношения субъективной и объективной сторон познавательного процесса.

Чтобы выявить специфику указанной группы философско-технологических проблем, необходимо соотнести компьютерное представление знаний с существующими подходами. Исследователи выделяют несколько подходов к представлению знаний: логический, продукционный, семантический, фреймовый.

Логический подход к представлению знания имеет длительную историю развития от эпохи Античности до начала XX века. Он представляет собой классическую традицию в рационалистической эпистемологии, характерными чертами которой являются строгие стандарты обоснования истинности знания, рассмотрение математизированных научных теорий в качестве эталонных образцов научности и др.

Другие подходы возникли в результате развития когнитивной психологии, компьютерной лингвистики, кибернетики, технических наук. Сетевые и фреймовые модели используют достижения указанных дисциплин, в частности, они используют «схемы» принципов обработки сенсорной информации когнитивными программами. Метод использования фреймов, предложенный М. Минковским, имеет важное философско-эпистемологическое значение и широко применяется в различных областях научной деятельности. В целом данные модели носят инструментальный характер и относятся к технологическому подходу в исследовании искусственного интеллекта.

Элементами логической модели знания до середины XX века являлись суждения, элементарным знанием — формулы с использованием логики предикатов. Образ знания представлялся как совокупность фактов, отражающих объективную реальность через системы когнитивных «атомов» в качестве определенных высказываний. Такая система представления знаний на основе исчислений предикатов первой ступени использовалась на первоначальных этапах компьютерного представления знаний. Однако такие базы обладали существенными недостатками: а) они не содержат в себе правил для формирования исходных данных; б) жестко однозначны, не допускают вариантов различных обобщений, свойственных познанию человека; в) язык логики предикатов — дескриптивен, не позволяет понять и моделировать творческий процесс при изменении условий, установок и т.п. К 60-м годам внимание исследователей переключилось на разработку программ, функционально моделирующих интеллектуальную деятельность.

Эффективность развития научного знания в значительной мере определяется скоростью и полнотой обмена информацией. Эта общественная потребность способствовала выделению информатики в самостоятельное научное направление. Ее объектами исследования являются методы и средства систематизации, сбора, хранения и поиска информации, а также особенности ее использования потребителями. Система научной коммуникации определяет темпы развития науки и техники, эффективного функционирования всей системы общественной коммуникации.

Основными формами представления знаний в информатике являются данные, базы данных, базы знаний, текст, гипертекст, когнитивные информационные модели. Данные можно рассматривать как представление понятий и фактов для интерпретации (истолкования смысла). В качестве сообщений могут выступать научные документы, статьи, архивные материалы, финансовые документы и т.п. Базы данных — это массивы иерархически упорядоченной информации по какому-либо принципу. С разработкой теории информационного поиска в информатике были сформулированы понятия информационно-поискового языка, поискового образа документа, разработаны критерии оценки эффективности информационного поиска, позволяющие сравнивать разные поисковые системы с целью их совершенствования. Автоматизированные информационные системы работают по определенным программам с использованием соответствующих методов обработки информации. Широкое распространение в самых разных областях знания получил метод координатного индексирования ключевыми словами. Его суть состоит в установлении логического соподчинения между ключевыми терминами, используемыми для индексирования документа, в результате чего становится возможной автоматизированная обработка текстов. В теоретическом отношении этот метод позволяет исследовать семантическую и знаковую структуру текстов на естественных языках.

Важную роль в современном научном познании выполняют «базы знаний» (накопленные и особым образом организованные декларативные и процедурные знания о соответствующих областях внешнего мира). Разновидностью «баз знаний» является проблемно-ориентированный поисковый тезаурус как семантическая сетевая структура. Промежуточным этапом на пути к смысловым сетям явились семантические графы, представляющие знание о предметных областях. С установлением критериев логической связи смежных понятий направление получило название «логико-смысловое моделирование», а логико-смысловые графы приблизились к гипертекстам. И те и другие объединяет наличие связей между близкими по смыслу выражениями. Гипертекст как сетевая структура представляет собой граф, отображающий систему связей между смысловыми единицами текста. Его функциональные возможности зависят от структурных характеристик сети. Организация сети может быть стройной или хаотичной, обладать определенной степенью сложности.

Применение принципа полноты связей к логико-смысловым графам способствовало исследованию структурных характеристик смысловой сети, получивших содержательное толкование. По числу связей высказывания можно судить о значимости соответствующей предметной области. Логико-смысловой граф становится адекватным средством для исследования систем, у которых ценится высокая связность. Все принципы аргументации при рассмотрении новых концепций должны обладать единством, целостностью, когерентностью. Метод построения логико-смысловых графов дает возможность соотнести связь конечных выводов с материалом, из которого они вытекают. Интуитивно выдвигаемые положения, основанные на л огике связности, в дальнейшем могут быть проверены на логико-смысловых графах достаточно большой размерности (более тысячи вершин). Построенные на основе логики связности логико-смысловые графы могут оказывать существенное влияние на развитие определенных направлений гипертекста.

К числу систем гипертекста относятся учебные и справочные системы. В зависимости от организации материала в системе выделяют следующие направления гипертекстовых систем: «электронная книга» — система, содержащая учебный и справочный материалы с большим количеством ссылок и смысловых пересечений для успешного усвоения материала; единый гипертекст идей, представляющий коллективную работу по анализу взаимосвязи вносимых участниками идей; составление больших текстовых материалов из фрагментов сети, содержащих смысловые связи.

Тенденции развития информатики выражаются в сближении «вычислительной» информатики с «семантической». Взаимовлияние идей, методов и результатов, заимствованных информатикой из других областей знания: математической логики, психологии, языкознания, семиотики, семантики, лингвистики, — формирует теоретическую основу информационной технологии и «вычислительной» информатики как научного направления по автоматизированной переработке информации. Задачи компьютерного моделирования знаний позволяют по-новому осмыслить традиционные философские проблемы, в практическом отношении они связаны с прогнозированием в различных сферах деятельности. Среди передовых технологий с использованием математических методов — линейное программирование, динамическое программирование — разрабатываются методы технологического прогнозирования и футурологии. Ряд авторов исходят из проблемно ориентированного рассмотрения наиболее актуальных вопросов, касающихся разработки новых стратегий и новых предметных областей знания. Их специфика проявляется на стыке предметных сфер гуманитарного и естественно-научного знания. Только в последние десятилетия появились новые области знания, обретающие дисциплинарные очертания и формирующие собственную методологию исследования. В их числе: кибернетическая эпистемология, компьютерная лингвистика, компьютерная психология и др. За последние годы активно разрабатывается проблема моделирования когнитивных процессов, связанная с исследованием виртуальной реальности в рамках дисциплины, получившей название «виртуалистики».