Теория и техника приобретения знаний

Приобретение знаний

 

Приобретением знаний называется выявление знаний из источ­ников и преобразование их в нужную форму, а также перенос в базу знаний экспертной системы.

Источники знаний бывают разных видов:

- книги, архивные документы, содержимое других баз знаний и т.п. (объективизированные знания);

- экспертные знания, которые имеются у специалистов, но не зафиксированы во внешних по отношению к ним хранилищах;

- эмпирические знания (субъективные), полученные путем наблюдения за окружающей средой.

Существуют две формы репрезентации (представления) знаний, различающиеся следующим:

- способами хранения этих знаний у человека-эксперта;

- способами их описания и представления инженером по знаниям (когнитологом), проектирующим ЭС.

Примеры когнитивных структур:

- представление класса понятий через его элементы:

собака = < такса, пудель, лабрадор,...>;

- представление понятий класса с помощью базового прототи­па, отражающего наиболее типичные свойства объектов класса:

собака = < нечто с хвостом, когтями, лает,...>;

- представление с помощью признаков:

собака = < хвост, шерсть, четыре лапы, уши,...>.

Кроме понятий репрезентируются и отношения между ними. Как правило, отношения между понятиями определяются проце­дурным способом, а отношения между составляющими понятий (определяющими структуру понятия) - декларативным способом.

 

При приобретении знаний важную роль играет поле знаний, в котором содержатся основные понятия, используемые при описании предметной области, и свойства всех отношений, ис­пользуемых для установления связей между понятиями. Поле зна­ний связано с концептуальной моделью проблемной области, в ко­торой еще не учтены ограничения, которые неизбежно возникают при формальном представлении знаний в БЗ. Переход от описания некоторой области в поле знаний к описанию в БЗ аналогичен пере­ходу от концептуальной модели БД к ее логической схеме, когда уже зафиксирована СУБД (рис. 7.1).

 

 

 

Рис. 7.1 - Формирование БЗ в ЭС

 

Извлече­ние знаний представляет собой выявление закономерностей в носителе знания, а приобретение знаний - дополнитель­ное построение компьютерной модели знания.

Схема приобретения знаний может быть представлена следующим образом:

Носитель информации → Посредник → Модель знания

Посредником, участвующим в процессе построения модели знания, может являться человек, который обладает специфическими знаниями (инженер по знаниям или когнитолог), или специальная программа (рис. 7.2).

Таким образом, приобретением знаний называют процесс получения знаний от эксперта или каких-либо других источников и передача их в ЭС.

	Получение знаний

 

 

Рис. 7.2 - Три стратегии получения знаний при разработке ЭС

 

Изучая приобретение знаний, следует рассмотреть следующие аспекты:

- фазы приобретения знаний;

- модели приобретения знаний;

- номенклатура приобретения знаний;

- уровни знаний;

- средства отладки знаний.

 

7.2 Фазы и мо­дели приобретения знаний

Выделяют три фазы, отражающие изменение функций участников проектирования ЭС на данном этапе (т.е. инженера по знаниям и эксперта):

- предварительная фаза - это фаза собственно извлечения знаний из источника знаний на домашинных этапах разработки ЭС;

- начальная фаза - это фаза приобретения знаний, которая осу­ществляется на этапе реализации прототипа ЭС и обеспечивает наполнение ЭС знаниями об области экспертизы;

- фаза наполнения - это фаза, выполняемая в основном на этапах реализации и тестирования и связанная с решением таких задач, как:

а) обнаружение неполноты, неточности или противоречивости знаний, используемых ЭС;

б) извлечение новых знаний, устраняющих обнаруженные «нефак­торы»;

в) преобразование новых знаний в вид, понятный ЭС.

Самая сложная фаза - фаза извлечения знаний, процессы которой, в отличие от процессов других фаз, не поддаются нормализации и осуществляются вручную. Трудности, с которыми сталкиваются разработчики ЭС:

- неудачный способ извлечения знаний, не совпадающий со структурой знаний в данной области;

- значительное упрощение «картины мира» эксперта;

- неумение наладить контакт с экспертом;

- терминологические проблемы;

- отсутствие целостной системы знаний и неадекватная модель (язык) представления знаний;

- неувязки организационного, финансового и др. характера.

Выделяют три основных аспекта этой про­цедуры:

- психологический (три слоя психологических проблем, возникающих при извлечении знаний: контактный, процедурный, когнитивный);

- лингвистический (слои важ­ных для инженерии знаний проблем (проблема «общего кода», по­нятийная структура, словарь пользователя);

- гносеологический (отдельные закономерности процессов отражения действительности в созна­нии человека).

Построение поля знаний является фи­нальной стадией получения знаний от эксперта (этап структурирования) (рис. 7.3).

 

 

Этап Этап Этап

извлечения структуриро- формализации

знаний вания

 

Рис. 7.3 - Схема передачи знаний в ЭС