Урок 3. Извлечение знаний из памяти эксперта

Урок 3. Извлечение знаний из памяти эксперта

В этом разделе рассмотрены особенности процедуры взаимодействия инженера по знаниям с источником знаний (экспертом), позволяющей сделать явными рассуждения специалистов при принятии решений и структуру их представлений о предметной области

Процедура взаимодействия инженера по знаниям с экспертом

Известен парадоксальный факт Джонсона о том, что по мере накопления опыта специалист-эксперт все больше утрачивает умение словесно выражать свои знания. Имеются достаточно убедительные психологические доказательства, что люди далеко не всегда в состоянии достоверно описать свои мыслительные процессы. Теоретик искусственного интеллекта Марвин Минский писал, что «самосознание — это сложная, но тщательно сконструированная иллюзия…» и что «… только как исключение, а не как правило, человек может объяснить то, что он знает».

Другое психологическое положение состоит в том, что опыт эксперта — это интуиция, которая трудно поддается выражению в форме правил типа «ЕСЛИ — ТО».

Широко известно высказывание Лао-Цзы («старого учителя»): «Кто скажет, тот не знает, кто знает, тот не скажет».

Тем не менее, инженерия знаний предлагает определенные методы (приемы, способы) работы с экспертами. Эти методы направлены на «раскручивание» лабиринтов памяти экспертов, в которых хранятся знания, часто имеющие невербальный характер.

Классификация методов работы с экспертами

В основу излагаемого материала положена классификация коммуникативных методов работы инженера по знаниям, представленная в /Гаврилова Т.А. и др., 1992/.

Под коммуникативными методами понимают все виды контактов инженера по знаниям с живым источником знаний — экспертом. Среди этих методов выделяют две большие группы: активные и пассивные (Рис. 3. 1).

Пассивные методы подразумевают, что ведущая роль в процедуре извлечения знаний принадлежит эксперту. При этом инженер по знаниям главным образом протоколирует рассуждения и действия эксперта.

В активных методах инициатива полностью в руках инженера по знаниям. Он ведет с экспертом беседу, предлагает различные «игры», организует «круглый стол» и т. д.

Пассивные методы на первый взгляд просты. Вместе с тем они требуют от инженера по знаниям умения анализировать «поток сознания» эксперта и выделять в нем ценные фрагменты знания.

Активные методы разделяют на две группы в зависимости от числа экспертов, участвующих в процедуре извлечения знаний. В групповых методах большое значение имеет дискуссия между экспертами, в которой нередко выявляются нетривиальные аспекты знаний. В то же время ведущую роль на сегодняшний день играют индивидуальные методы. В сильной мере это связано с деликатностью процедуры «отъема знаний».

Рис. 3. 1. Классификация методов работы с экспертами

Пассивные методы

Наблюдения

Метод наблюдения является единственно «чистым» методом, где инженер по знаниям не вмешивается в процесс работы эксперта и не навязывает ему какие-либо собственные представлений. Выделяют две разновидности наблюдений:

· Наблюдение за реальным процессом.

· Наблюдение за имитацией процесса.

Сначала обычно применяют первую разновидность и наблюдают за реальным процессом на рабочем месте эксперта. Это помогает глубже понять предметную область и отметить все внешние особенности процедуры принятия решений, необходимые для проектирования интерфейса пользователя.

На втором этапе эксперт имитирует процесс. В таком режиме он менее напряжен и работает на «два фронта» — ведет профессиональную деятельность и одновременно демонстрирует ее.

Сеансы наблюдений предъявляют к инженеру по знаниям следующие требования:

· Владение техникой стенографии.

· Знакомство с методиками хронометрирования для четкого структурирования производственного процесса во времени.

· Развитые навыки «чтения по глазам», т. е. наблюдательность к жестам, мимике и другим невербальным компонентам общения.

· Предварительное знакомство с предметной областью.

Протоколы наблюдений после проведения сеансов тщательно расшифровываются, а затем обсуждаются с экспертом.

Лекции

Лекторский дар встречается нечасто. Опытный лектор хорошо структурирует свои знания и ход рассуждений. Но, бывает, некоторые люди обладают лекторским даром, но не подозревают о его присутствии. В любом случае инженеру по знаниям стоит попробовать озадачить эксперта подготовкой лекции на интересующую тему. Если эксперт сумеет преодолеть специфический психологический барьер и войти в образ педагога, это может оказаться весьма эффективным для решения задачи извлечения знаний.

Хороший вопрос инженера по знаниям по ходу лекции имеет важное значение. Серьезные, глубокие и интересные вопросы, с одной стороны, стимулируют творческое воображение лектора, и с другой — повышают авторитет инженера по знаниям.

Продолжительность лекций рекомендуется стандартная — от 40 до 50 минут, и через 5—10 минут — еще столько же. Весь курс должен занимать, как правило, от двух до пяти лекций.

Метод извлечения знаний в форме лекций, как и все пассивные методы, применяют в начале многоэтапной процедуры извлечения знаний из памяти эксперта. Он способствует быстрому погружению инженера по знаниям в предметную область.

Таблица 3. 1. Сравнительные характеристики пассивных методов извлечения знаний

Пассивный метод извлечения знаний	Достоинства	Недостатки	Требования к эксперту (типы и основные качества)	Требования к инженеру по знаниям (типы и основные качества)	Характеристика предметной области
Наблюдения	Отсутствие влияния аналитика и его субъективной позиции Максимальное приближение аналитика к предметной области	Отсутствие обратной связи	Мыслитель или практик (способность к комментариям + рефлективность + дружелюбие	Мыслитель (наблюдательность + поленезависимость)	Слабо и средне структурированные и средне документированные
«Мысли вслух»	Свобода самовыражения эксперта Обнаженность структур рассуждений Отсутствие влияния аналитика и его субъективной позиции.	Отсутствие обратной связи Возможность ухода «в сторону» в рассуждениях эксперта «Зашумленность» деталями	Собеседник или мыслитель (способность к вербализации мыслей + открытость + рефлективность	Мыслитель или собеседник (контактность + поленезависимость)	То же
Лекции	Структурированное изложение Высокая концентрация знаний Отсутствие влияния аналитика и его субъективной позиции	Слабая обратная связь Недостаток хороших лекторов среди практиков	Мыслитель (лекторские способности)	Мыслитель (Поленезависимость + способность к обобщению)	Слабо документированные и слабо структурированные
Примечание: Поленезависимость отражает способность человека концентрировать внимание лишь на тех аспектах проблемы, которые необходимы для решения конкретной задачи, и умение отбрасывать лишнее.

Анкетирование

Анкетирование является наиболее стандартизированным методом. Составление анкеты — достаточно тонкий и ответственный момент. Вот несколько рекомендаций.

· Анкета не должна быть монотонной и однообразной, чтобы не вызывать скуку и усталость. Для этого вопросы должны варьироваться, тематика меняться. Кроме того, нередко в анкету вставляют специальные вопросы‑шутки и игровые вопросы.

· Анкета должна быть приспособлена к языку экспертов.

· Следует учитывать, что вопросы влияют друг на друга. Поэтому последовательность вопросов должна быть хорошо продумана.

· Анкета должна иметь «хорошие манеры». Ее нужно излагать ясным, понятным и предельно вежливым языком. Методическим мастерством составления анкеты можно овладеть только на практике.

Процедура анкетирования может проводиться двумя способами. В первом аналитик вслух задает вопросы и сам заполняет анкету по ответам эксперта. Во втором эксперт заполняет анкету самостоятельно после предварительного инструктирования.

Выбор способа зависит от ряда условий (в частности от оформления анкеты, ее понятности, готовности эксперта). Вместе с тем, второй способ представляется предпочтительным, так как у эксперта появляется неограниченное время на обдумывание вопросов и снижается так называемый «эффект присутствия».

Интервью

Перед проведением интервью неплохо спросить себя: А умеем ли мы задавать вопросы? В философии эта проблема обсуждается с древности. Рассмотрим классификацию вопросов (рис. 3. 2).

Рис. 3. 2. Классификация вопросов

Открытый вопрос обозначает тему или предмет, предоставляя эксперту свободу по форме и содержанию ответа.

При закрытом вопросе эксперту предлагается набор ответов, среди которых он должен сделать выбор.

Закрытые вопросы легче обрабатываются, но они в определенной мере «программируют» ответ эксперта и «закрывают» ход его рассуждений. Поэтому при составлении сценария интервью обычно чередуют открытые и закрытые вопросы и особенно тщательно продумывают «меню» и содержание закрытых вопросов.

Личный вопрос апеллирует к индивидуальному опыту эксперта. Личные вопросы обычно активизируют мышление эксперта, «играют» на его самолюбии, украшают интервью.

Безличный вопрос нацелен на выявление наиболее распространенных и общепринятых закономерностей предметной области.

При подготовке вопросов учитывают, что языковые возможности эксперта, как правило, ограничены. Кроме того, имеют в виду, что из-за замкнутости, скованности и робости отдельные эксперты не могут сразу высказать свое мнение и предоставить требуемые знания. Поэтому часто используют не прямые вопросы, которые непосредственно указывают на предмет или тему, а косвенные, опосредованно направляющие внимание на актуальную проблему. Иногда в интересах дела приходится задавать несколько косвенных вопросов вместо одного прямого.

Вербальные вопросы — это традиционные устные вопросы.

Вопросы с использованием наглядного материала разнообразят интервью и снижают утомляемость эксперта. В качестве наглядного материала используют фотографии, рисунки и карточки.

Разделение вопросов по функции на основные, зондирующие и контрольные связано с тем, что нередко эксперт по каким‑то причинам уходит в сторону от вопроса и основные вопросы интервью оказываются непродуктивными. Тогда аналитик применяет зондирующие вопросы, концентрирующие внимание эксперта в нужном направлении. Контрольные вопросы используют для проверки достоверности и объективности полученной информации.

Нейтральные вопросы носят беспристрастный характер. В то же время, наводящие вопросы заставляют эксперта прислушаться или даже принять во внимание позицию интервьюера.

Кроме приведенных в классификации на рис. 3. 2, полезно различать и включать в интервью следующие виды вопросов /Ноэль Э., 1978/:

контактные («ломающие лед» между аналитиком и экспертом);

буферные (для разграничения различных тем интервью);

оживляющие  память экспертов (для реконструкции отдельных случаев из практики);

«провоцирующие» (для получения спонтанных, неподготовленных ответов).

Свободный диалог

При свободном диалоге инженера по знаниям с экспертом отсутствует какой-либо регламентированный план. Однако эта форма извлечения знаний требует самой серьезной предварительной подготовки. На рис. 3. 3 показана одна из рекомендуемых схем такой подготовки.

Рис. 3. 3. Схема подготовки к интервью и свободному диалогу

Квалифицированная подготовка к диалогу — подлинная драматургия. В ее сценарии предусматривают плавное развитие процедуры извлечения знаний от приятного впечатления в начале беседы к профессиональному контакту через пробуждение интереса и завоевание доверия эксперта.

Для обеспечения желания эксперта продолжать беседу обычно производят «поглаживания» типа: «Я Вас понимаю…», «… это очень интересно» и т. п. При этом поведение аналитика должно быть искренним, ведь давно известно, что лучшая уловка — избегать всяких уловок и относится к собеседнику с истинным уважением и настоящим интересом.

Существует каталог свойств идеального интервьюера /Ноэль Э., 1978/: «Он должен выглядеть здоровым, спокойным, уверенным, внушать доверие, быть искренним, веселым, проявлять интерес к беседе, быть опрятно одетым, ухоженным».

Для ведения продуктивного диалога полезно ознакомиться с мнением классика отечественного литературоведения М. М. Бахтина /цит. по Гаврилова Т.А. и др., 1992/:

«Диалог — столкновение разных умов, разных истин, несходных культурных позиций, составляющих единый ум, единую истину, общую культуру.

… Диалог предполагает:

· уникальность каждого партнера и их принципиальное равенство друг другу;

· различие и оригинальность их точек зрения;

· ориентацию каждого на понимание и на активную интерпретацию его точки зрения партнером;

· ожидание ответа и его предвосхищение в собственном высказывании;

· взаимную дополнительность позиций участников общения, соотнесение которых и является целью диалога».

Сравнительные характеристики активных индивидуальных методов извлечения знаний представлены в табл. 3. 2.

Таблица 3. 2. Сравнительные характеристики активных индивидуальных методов

Метод	Достоинства	Недостатки	Требования к эксперту	Требования к аналитику	Характерис- тика предмет- ной области
Анкетирование	Возможность стандартизированного опроса нескольких экспертов Не требует особенного напряжения от аналитика во время процедуры анкетирования	Требует умения и опыта составления анкет Отсутствие контакта между экспертом, нет обратной связи. Вопросы анкеты могут быть неправильно поняты экспертом	Практик и мыслитель	Мыслитель (педантизм в обработке и составлении анкет, внимательность)	Слабо структурированные, слабо и средне документированные
Интервью	Наличие обратной связи (возможность уточнений и разрешения противоречий)	Требует значительного времени на подготовку вопросов интервью	Собеседник или мыслитель	Собеседник (журналистские навыки, умение слушать)	То же
Свободный диалог	Гибкость Сильная обратная связь Возможность изменения сценария и формы сеанса	Требует от аналитика высочайшего напряжения Отсутствие формальных методик Трудность протоколиро-вания	Собеседник или мыслитель	Собеседник (наблюдательность, умение слушать, обаяние)	То же

Активные групповые методы

Активные групповые методы сами по себе не могут служить источником более или менее полного знания. Они выступают как дополнительные и служат хорошей «приправой» к индивидуальным методам извлечения знаний, активизирующей мышление и поведение экспертов.

«Круглый стол»

Метод круглого стола предполагает равноправное обсуждение интересующей проблемы несколькими экспертами. Задача дискуссии — коллективно, с разных точек зрения, под разными углами исследовать спорные проблемы предметной области. Для остроты на «круглый стол» приглашают представителей различных научных направлений и поколений. Число участников дискуссии обычно колеблется от трех до пяти — семи.

Перед началом дискуссии ведущему (инженеру по знаниям) необходимо убедиться, что все участники правильно понимают задачу. Затем нужно установить регламент и четко сформулировать тему.

По ходу дискуссии важно проследить, чтобы слишком эмоциональные и разговорчивые эксперты не подменяли тему и чтобы критика позиций друг друга была обоснованной. Определенные усилия ведущий должен приложить для уменьшения «эффекта фасада», когда у участников превалирует желание произвести впечатление на других и они говорят совсем не то, что сказали бы в нормальной обстановке.

Научная плодотворность дискуссий делает их привлекательными не только для инженера по знаниям, но и для самих экспертов, особенно для тех, кто знает меньше. Как отмечал Эпикур: «При философской дискуссии больше выигрывает побежденный — в том отношении, что он умножает знания» /цит. по Гаврилова Т.А. и др., 1992/.

«Мозговой штурм»

«Мозговой штурм» или «мозговая атака» один из наиболее популярных методов раскрепощения и активизации человеческого мышления. Впервые этот метод был использован в 1939 г. в США А. Осборном для генерации новых идей. Основное положение штурма — отделение процедуры генерации идей в замкнутой группе специалистов от процесса их анализа и оценки.

Обычная продолжительность штурма порядка 40 минут. Количество участников до 10 человек. Этим участникам предлагается высказать на заданную тему любые мысли, в том числе шутливые, фантастические и ошибочные. Критика запрещена. Регламент до 2 минут на выступление.

Из опыта известно, что число высказанных идей часто превышает 50. Наиболее существенный момент штурма — наступление пика (ажиотажа), когда идеи начинают буквально «фонтанировать». Последующий анализ, который проводит группа сторонних экспертов, как правило, показывает, что всего лишь 10—15 % идей разумны, но среди них встречаются весьма оригинальные.

Искусство инженера по знаниям, проводящего «мозговой штурм», заключается в способности задавать вопросы аудитории, «подогревая» аудиторию. Вопросы служат своеобразным «крючком», которым извлекаются идеи.

Достоинства и недостатки активных групповых методов охарактеризованы в табл. 3. 3.

Таблица 3. 3. Характеристики активных групповых методов

Метод	Достоинства	Недостатки	Требования к эксперту	Требования к аналитику	Область
«Круглый стол»	Позволяет получить более объективные фрагменты знаний Оживляет процедуру извлечения Позволяет участникам обмениваться знаниями	Требует больших организационных затрат Отличается сложностью проведения	Собеседник или мыслитель (искусство полемики)	Собеседник (дипломатические способности)	Слабо структурирован-ные и слабо документирован-ные с наличием спорных проблем
«Мозговой штурм»	Активизирует мышление экспертов Позволяет выявлять глубинные пласты знаний (на уровне бессознательного) Позволяет получать новое знание (гипотезы)	Возможен только для новых интересных проблем Не всегда эффективен (довольно низкий процент продуктивных идей)	Мыслитель (креативность, т. е. Способность к творчеству)	Собеседник или мыслитель (быстрая реакция и чувство юмора)	То же + наличие перспективных «белых пятен»

Экспертные игры

Плодотворность моделирования реальных ситуаций в играх сегодня подтверждена практически во всех областях науки и техники. Ниже рассмотрены различные виды экспертных игр в соответствии с классификацией, введенной в /Гаврилова Т.А. и др., 1992/.

Рис. 3. 4. Классификация экспертных игр

Игры с экспертом

В играх с экспертом инженер по знаниям берет на себя какую‑либо роль в моделируемой ситуации. Например, это может быть роль Ученика, который на глазах у эксперта (Учителя), поправляющего Ученика, выполняет работу на заданную тему. Такая игра — хороший способ разговорить застенчивого эксперта.

Другой пример — игра в Специалиста (инженер по знаниям) и Консультанта (эксперт). Эта игра дает иногда впечатляющие результаты. В частности, интересный случай описан в /Гельфанд И. И. и др., 1988./. Здесь эксперт выступал в роли врача, хорошо знающего больного, а консультант задавал вопросы и делал прогноз о целесообразности применения того или иного вида лечения. Такая игра позволила установить, что требуется всего 30 вопросов для успешного прогноза, в то время как первоначальный вариант вопросника, составленного медиками, содержал 170 вопросов.

Для выявления скрытых пластов знания применяется игра, в которой специалист делает прогнозы в профессиональных ситуациях и дает им обоснования. Затем по истечении определенного времени специалисту предъявляют его собственные обоснования и просят произвести по ним прогнозы. Как оказывается, такой простой прием нередко позволяет обнаружить пропущенные шаги в рассуждениях эксперта.

В игре «фокусировка на контексте» эксперт выполняет роль экспертной системы, а инженер по знаниям — роль пользователя. Моделируется ситуация консультации. Первые реакции эксперта концентрируются вокруг наиболее значимых понятий и самых важных аспектов проблемы.

В целом по играм с экспертом даются следующие основные советы инженеру по знаниям:

· Играйте смелее, придумывайте игры сами.

· Не навязывайте игру эксперту, если он не расположен.

·  «Не давите» на эксперта, не забывайте цели игры.

· Не забывайте о времени и о том, что игра утомительна для эксперта.

· Играйте весело, нешаблонно.

Ролевые игры в группе

В каждой групповой игре заранее составляется сценарий, распределяются роли, готовятся портреты-описания ролей и разрабатывается система оценивания игроков.

Известны различные способы проведения ролевых игр. В одних играх участники придумывают себе новые имена и выступают под ними. В других все игроки переходят на «ты». В третьих роли выбирают игроки, в четвертых для распределения ролей вытягивается по жребий.

Обычно в игре, предназначенной для получения знания, принимают участие от трех до шести экспертов. В случае большего числа экспертов они разбиваются на группы, между которыми организуется состязание: чей диагноз окажется ближе к истинному, чей план рациональнее использует ресурсы, кто быстрее определить неисправность в техническом блоке и т. п.

Создание игровой обстановки требует фантазии и выдумки от инженера по знаниям. Главное, чтобы эксперты в игре максимально погрузились в ситуацию, действительно «заиграли», раскрепостились и «раскрыли свои карты».

Игры с тренажерами

Тренажеры широко применяются для обучения профессиям, требующим динамического реагирования на изменяющуюся производственную ситуацию. Сюда относятся профессии летчиков, судоводителей, операторов атомных станций и др. Применение тренажеров для извлечения знаний позволяет фиксировать фрагменты так называемых «летучих знаний». Эти знания сиюминутны и, как правило, трудно воспроизводимы и выпадают из памяти в обычной обстановке при выходе из моделируемой ситуации.

Структурирование знаний

Проблема структурирования знаний тесно связана с проблемой извлечения, но рассматривается как бы под другим углом зрения. Вопрос заключается не в том, как надо взаимодействовать с экспертом, а в том, что надо получить в результате такого взаимодействия и что конкретно построить для решения данной задачи. Структурирование знаний иногда называют также концептуальным анализом знаний.

Целью концептуального анализа знаний является построение модели предметной области, которая представляет собой проблемно-ориентированные и системно-независимые структуры.

Любая модель предметной области включает в себя систему понятий, семантические отношения и стратегии принятия решений /Вассерман Л. И. и др., 1997/.

Система понятий

Под системой понятий подразумевают совокупность единиц смысловой информации, отражающих реальные явления, процессы, факты, объекты и т. д. предметной области. Инженерия знаний предлагает ряд практических методов работы с экспертами для формирования системы понятий /Червинская К. Р., 1991/:

· метод локального представления,

· метод вычисления коэффициента использования,

· метод формирования перечня понятий,

· составление списка элементарных действий,

· составление оглавления учебника,

· текстологический метод.

Цель этих методов заключается в том, чтобы сформировать систему понятий, обладающую свойствами полноты, уникальности, достоверности и непротиворечивости.

Текстологический метод

Этот метод формирования системы понятий заключается в том, что эксперту дается задание выписать из руководств (книг по специальности) некоторые элементы, представляющие собой единицы смысловой информации.

Семантические отношения

Семантические отношения представляют собой взаимосвязи между понятиями. Известно около 200 базовых отношений, остальное многообразие является комбинацией базовых /Поспелов Д. А., 1986/. Примерами базовых отношений служат: отношения классификации (иметь имя, класс — подкласс, элемент — класс, часть — целое), признаковые или атрибутивные отношения (иметь признак или иметь значение признака), количественные отношения (иметь меру, иметь значение меры), отношения сравнения (больше — меньше, похож — не похож), временные отношения, пространственные отношения, каузальные отношения (причина — следствие, быть целью, быть мотивом), инструментальные отношения (служить для, быть инструментом, способствовать), модальные отношения (проблематичность, необходимость, возможность) и т. д.

В инженерии знаний разработаны определенные методы для выявления семантических отношений. Среди них выделяют две группы (рис. 3. 5): неформальные (осуществляются путем непосредственной работы с экспертами) и формальные (требующие применения формальных алгоритмов).

Рис. 3. 5. Методы выявления семантических отношений

Метод свободных ассоциаций

Эффект свободных ассоциаций заключается в следующем. Испытуемого просят отвечать на заданное слово первым пришедшим на ум словом. Как правило, реакция большинства испытуемых (если слова не были слишком необычными) оказывается одинаковой. Количество переходов в цепочке служит мерой «смыслового расстояния» между двумя понятиями. Многочисленные опыты подтверждают, что для двух любых слов (понятий) существует ассоциативная цепочка, состоящая не более чем из семи слов.

Метод свободных ассоциаций основан на психологическом эффекте, описанном выше. Эксперту предъявляется понятие с просьбой назвать как можно быстрее первое пришедшее на ум понятие из сформированной ранее системы понятий. Далее производится анализ полученной информации.

«Сортировка карточек»

В методе «сортировка карточек» исходным материалом служат выписанные на карточки понятия. Применяют два варианта метода. В первом эксперту задают некоторые глобальные критерии предметной области, которыми он должен руководствоваться при раскладывании карточек на группы. Во втором случае, когда сформулировать глобальные критерии невозможно, эксперту дают задание разложить карточки на группы в соответствии с интуитивным пониманием семантической близости предъявляемых понятий.

«Обнаружение регулярностей»

Метод обнаружения регулярностей основан на положении, что элементы цепочки понятий, которые человек вспоминает с определенной регулярностью, имеют тесную ассоциативную взаимосвязь.

Для эксперимента произвольным образом отбирается 20 понятий. Эксперту предъявляется одно из них с просьбой построить ассоциативную цепочку из числа отобранных. Процедура повторяется 20 раз, причем каждый раз начальные понятия должны быть разными. Затем инженер по знаниям анализирует полученные цепочки с целью нахождения постоянно повторяющихся звеньев цепочек. Внутри выделенных таким образом группировок понятий устанавливаются ассоциативные взаимосвязи.

Техники парных сравнений

Техники парных сравнений применяют для изучения различных феноменов психического отражения. Они хороши тем, что не нуждаются в четкой привязке к каким-либо оценочным признакам. Эксперту требуется дать интуитивные оценки попарного сходства или различия понятий исследуемой предметной области. Семантическое пространство по результатам парного сравнения реконструируется с использованием аппарата многомерного метрического и неметрического шкалирования, получившего свое начало в работе /Torgerson W. S., 1952/.

Стратегии принятия решений

Выявление стратегий принятия решений — это самый сложный этап в построении модели предметной области. Частично стратегии принятия решений могут быть получены путем тщательного анализа семантических отношений. Стратегии экспертных рассуждений служат стержнем, на который «нанизываются «все предыдущие компоненты знаний. Как правило, стратегии отражают некоторые теоретические представления, фундаментальные законы или общепринятые классификации, известные в предметной области и используемые экспертом. В описательных науках проблема усложняется наличием различных теоретических представлений и классификаций, а опыт работы с экспертом показал, что эксперт сам не осознает, какой же конкретной парадигмой он пользуется при решении задач.

Основной принцип, которым должен руководствоваться инженер по знаниям при работе с экспертом, формулируется как принцип использования инструментов структурирования. Смысл этого принципа заключается в следующем. Как правило, взаимодействуя с экспертом, инженер по знаниям что-то старается писать. Бессистемные «заметки» иногда выливаются в многостраничные труды, из которых при дальнейшем анализе трудно что-либо понять. Можно, конечно, стенографировать или записывать на магнитофон экспертные рассуждения или объяснения какого-либо понятия. Но все равно это остается неструктурированным текстом. Инженерия знаний предлагает не писать тексты при взаимодействии с экспертом, а сразу же что-то рисовать, облекать экспертные знания и рассуждения в некоторые формы, которые должны быть понятны и эксперту. Такие формы и представляют собой инструменты структурирования. Существуют общепризнанные, стандартные инструменты, которые помогают с одной стороны найти общий язык с экспертом, а с другой с большим успехом систематизировать или формализовать само взаимодействие. Любой инженер по знаниям может выдумать свои собственные инструменты, ниже рекомендуются те, которые хорошо зарекомендовали себя на практике.

Смысл использования инструментов заключается в том, что определенные элементы экспертных знаний на этапе первоначального сбора знаний представляются наглядно и иллюстрировано в такой форме, которая может быть легко модифицирована при последующей работе с экспертом, а впоследствии перекодирована в любую из моделей представления знаний, реализованную тем или иным программным инструментарием.

К стандартным инструментам (формам) структурирования относятся таблицы решений, деревья вывода, блок-схемы или структурные схемы, классификационные деревья, семантические сети, правила типа «если — то» или «условие — действие», диаграммы Венна и др.

Таблицы решений

Таблицы решений (decision table) представляют собой таблицы, в которых указаны действия, предпринимаемые в различных условиях, причем решение — это выбор между альтернативными действиями. Обычно таблица состоит из четырех частей, расположение и назначение которых показано в табл. 3. 5.

Таблица 3. 5. Таблица решений

предварительные условия	окончательные условия
возможные действия	предпринимаемые действия

В разделе предусловия перечислены отдельные условия, от которых зависят предпринимаемые действия, а в разделе возможные действия — действия, которые могут быть предприняты. В разделе окончательные условия перечислены уточнения предусловий, при которых предпринимаются те или иные действия. Этот раздел организован в виде столбцов, в каждом из которых дается уточнение каждого предусловия. Затем в столбцах раздела предпринимаемые действия проставляются крестики, указывающие на совершение того или иного действия. Обычно в таблице все возможные комбинации входных значений (предусловий) перечислены так, что применение таблицы всегда дает в точности одно предпринимаемое действие.

Таблица 3. 6 представляет собой пример таблицы решений при выборе способа, как добираться до работы. Символ «–» в разделе окончательные условия означает «безразлично».

Таблица 3. 6. Пример таблицы решений

Дождь	НЕТ	НЕТ	ДА	–	–	–	–
Снег	–	НЕТ	НЕТ	ДА	–	–	–
Туман	–	НЕТ	НЕТ	НЕТ	НЕТ	ДА	ДА
Температура	–	> 8	< 8	–	–	> 0	> 0
Ехать на велосипеде	+
Ехать на автомобиле		+	+
Ехать поездом				+	+
Остаться дома						+	+

Деревья вывода

Деревья вывода (decision tree) — это такие двоичные деревья, в которых каждый неконечный узел представляет решение. В зависимости от решения, принятого в таком узле, управление передается левому или правому (относительно этого узла) поддереву. Результатом принятия последовательности решений, представленных узлами, начиная с корня, является лист дерева.

Пpиведем пpимеp деpева вывода. Пpедположим, что всех людей, обpащающихся за удостовеpением на пpаво вождения автомобиля, можно описать с помощью следующих кpитеpиев: пол (м, ж), возpаст (молодой, совеpшеннолетний, сpедний, пожилой), судимость (к суду не пpивлекался, пpивлекался по мелкому делу, совеpшил тяжкое пpеступление), водительские навыки (сдал экзамен, не сдал экзамен). Пpавило пpисвоения квалификации состоит в следующем: любое лицо, котоpое не совеpшило тяжкого пpеступления и сдало соответствующий экзамен, получает официальный статус «водителя». Это же пpавило можно записать в виде деpева pешений, пpедставленного на pис. 3. 6.

Рис. 3. 6. Дерево вывода

Блок-схемы

Блок-схемы или структурные схемы (flowchart) — это подробное графическое представление структуры рассуждений, в котором упор сделан на логические взаимосвязи и осуществляемые при рассуждении элементарные операции, а не на используемые в ней информационные структуры. Состоит из множества блоков различной формы, соединенных совокупностью направленных связей. Связь показывает передачу управления, а форма блока характеризует особенности выполняемых действий и принимаемых решений. Для описания действий и логических операций внутри блоков применяется произвольная форма записи, типичными вариантами являются псевдокод и естественный язык.

Классификационные деревья

Классификационные деревья — это обычно деревья, отражающее ту или иную классификацию, общепринятую в данной предметной области. На рис. 3. 7. приведен пример классификации в области психологии познания.

Рис. 3. 7. Пример классификации в области психологии познания

Семантические сети