ИЗВЛЕЧЕНИЕ ЗНАНИЙ – РЕАЛИЗАЦИЯ КОГНИТИВНОЙ СЕМИОТИКИ

ИЗВЛЕЧЕНИЕ ЗНАНИЙ – РЕАЛИЗАЦИЯ КОГНИТИВНОЙ СЕМИОТИКИ - Статья для Диалога 2009

...



ИЗВЛЕЧЕНИЕ ЗНАНИЙ – РЕАЛИЗАЦИЯ КОГНИТИВНОЙ СЕМИОТИКИ
KNOWLEDGE ACQUISITION – COGNITIVE SEMIOTICS IMPLEMENTATION
Рыков В.В. (rykov@phystech.edu),
Московский физико-технический институт
Когнитивная семиотика представляет собой парадигму, соединяющую знаковые и когнитивные структуры с предметной деятельностью и является удобным инструментом для интеграции и совершенствования систем извлечения знаний из текста.


Сейчас у нас и за рубежом существуют разнообразные системы извлечения знаний из текста. Их качество непрерывно и неуклонно совершенствуется. При этом, как правило, эти системы люди используют в процессе своей деятельности не в отдельности, а в качестве отдельной части более сложной системы коллективной работы. Можно сказать - в качестве части более сложной «мыследеятельностной» системы [9]. Несмотря на свою сложность, такие системы имеют много общего. Тогда, если построить и описать систему извлечения знаний из текста в качестве элемента более сложной системы или в рамках единой парадигмы, то мы сможем не только рассмотреть, но и найти решения некоторых важных проблем.

Следует сразу отметить, что любая система извлечения знаний из текста является системой коллективной работы, в которой участвуют зачастую люди совершенно разных профессий и квалификаций. Такая сложная система должна интегрировать в себе сложные процессы трех видов:

1. Непосредственно предметную деятельность людей, которые ею пользуются, так или иначе протекающую в реальном или материальном мире.
2. Мыслительные процессы в сознании людей, использующих эту сложную систему.
3. Знаковые структуры и их преобразования, происходящие в мире знаков и которые так или иначе происходят в процессе функционирования такой надсистемы.

В процессе своей деятельности (как сейчас модно выражаться – бизнес-деятельности) люди вырабатывают определенные повторяющиеся в той или иной форме образцы или шаблоны. Так же логично люди часто замещают их знаковыми структурами. Эти знаковые структуры можно строить на единой системной основе с целью не только единообразного описания соответствующей деятельности, но и, по аналогии с вычислительным процессом, построить семиотический процесс [1, 3, 4, 5, 6, 7, 8]. Такой процесс позволит выполнять знаковые (семиотические) преобразования с этими знаковыми структурами. Элементарные единицы такой деятельности мы будем называть бизнес процессами.
Другими словами, эта система парадигм, которая называется когнитивная семиотика, должна реализовывать три функции -

1. Когнитивное описание бизнес процессов (БП) в виде знаковых структур.
2. Семиотическую обработку таких описаний с целью получения новых знаний о деятельности, представленной этими БП.
3. Принятие решений (в том числе и автоматическое) на основе новых знаний о БП.

Таким образом, когнитивная семиотика бизнес процессов должна осуществлять связь между знаковым и когнитивным представлением различных структур - в том числе и БП. Это позволило бы более эффективно строить и эксплуатировать различные системы управляющие БП.
Действительно, каждый БП представляет собой сложную функцию человеческой деятельности – как интеллектуальной, так и протекающей в реальном мире и в мире знаков [1, 3, 4, 8]. Например, водитель крутит баранку руля, думает о своих предстоящих действиях для продолжения движения и в то же время наблюдает показания приборов на контрольной панели и дорожные знаки. Принимаемые им решения зависят от событий, происходящих в этих трех мирах – окружающего его материального мира, знакового (семиотического) окружения и его собственного знания о вождении, которое находится в его памяти. Так называемые когнитивные процессы, результатом которых являются управляющие воздействия на автомобиль, протекают в сознании водителя.
Существует много способов повысить эффективность БП, сделать их более интеллектуальными. Фактически – это одно из направлений современной информатики. В этом процессе большую роль играют знаковые (семиотические) процедуры. Так, БП описываются сложными знаковыми системами – такими как ARIS, IDEF, UML и др. Рутинные части БП могут выполняться без вмешательства человека. Творческие, нестандартные части БП автоматизировать или компьютеризировать сложнее, так как они содержат в себе операции, основанные на знаниях – то есть, другими словами, являются когнитивными бизнес процессами [1, 2, 8]. Описанием такого рода процессов, попытками их формализации и компьютеризации занимаются многие науки – например исследования по искусственному интеллекту, управление знаниями и др. Но, тем не менее, – многие системы управления бизнес процессами все еще содержат такие компоненты, когда когнитивные процессы, приводящие к бизнес решениям, управлению БП протекают в голове человека. И в то же время – существуют успешные проекты и системы, которые интегрируют БП и когнитивные процессы, проходящие в сознании человека, и заставляют их выполняться на компьютере [1, 2, 4, 8]. В этом случае говорят, что знания о БП хранятся в так называемых онтологиях и эти онтологии обрабатываются когнитивными процессорами, которые получают в результате новые знания для управления БП без участия человека.
Но современные базы данных которые поддерживают БП в различных системах неэффективны для целей поддержания когнитивных процессов. Например. Если мы запишем в БД два факта - «Иванов учится в МГУ» и «Иванов и Петров учатся вместе». И спросим – «Где учится Петров» - то большинство таких систем не дадут ответа. Но уже сейчас можно получить новые знания из этих двух фактов, если мы запишем их в системы, реализующие социальные сети. В этом случае они их обработают как компоненты пользовательских профилей.
Многие системы управления БП имеют много общего. И сейчас появляются проекты, которые пытаются не обрабатывать информацию, а получать новые знания. Это Semantic Web, Semiotic Web, системы поддержки социальных сетей. Общим для этих систем является то, что они соединяют в себе знаковое представление знаний (специальные базы или структуры знаний, онтологии) и системы обработки этих знаний (когнитивные процессоры) реализуемые, например, так называемыми агентами или другими когнитивными «движками» [1,2,8].
Тогда:

1. Мы можем соединить знаковые структуры, которые описывают реальные БП со знанием. И это, в свою очередь, есть тоже результат некоторого когнитивного процесса.
2. Второй целью является разработка знаковых (семиотических) процедур для обработки этих знаковых структур для получения новых знаний (в том числе и о БП). Это можно проиллюстрировать на примере систем, производящих зачастую непредсказуемые знания или выводы, основанных на социальных сетях в Интернете. Иногда это выглядит в знаковой форме как последовательность формул при решении задачи или доказательстве теоремы. Полученные таким образом знания могут быть использованы в качестве поддержки решения менеджером БП.
3. Третьей целью можно обозначить процесс знаковой и когнитивной поддержки высшего акта когнитивного процесса – собственно самостоятельного принятия решения. Это может быть программный агент, который сам решил осуществить покупку на именно этом сайте, имея только самые общие инструкции, полученные от человека в самом начале в качестве первой компоненты знания, имея свои знания как вторую компоненту и получив новые знания при обработке информации на сайте, к которому он подключен, как третью базовую компоненту когнитивного процесса.

Существуют уже частные решения этой тройственной проблемы, которые работают уже в проектах (в частности – упомянутых выше). Системы извлечения знаний из текстов являются частью таких систем. Разработка таких систем достаточно трудоемка. В качестве реально выполнимой задачи можно поставить цель – разработка и описание знаковых (семиотических) формализмов, которые могли бы послужить основой для реализации поставленных выше задач.
Тогда мы сможем видеть в этих знаковых структурах отражение нашего знания о БП (составляющих их объектах и их превращениях), которые послужат, в свою очередь для последующей когнитивной обработки с целью получения нового знания. Такая когнитивная семиотическая методология сможет послужить инструментом поддержки при разработке и совершенствовании различных систем управления БП.
Итак, знания в системах управления бизнес процессами могут быть описаны как знаковые структуры (семиотически) при помощи методологии, разработанной в рамках когнитивной семиотики, которая позволит более эффективно разрабатывать различные ИТ системы, делать их более интеллектуальными и самостоятельными, быстрее реагирующими на изменения и, следовательно, более эффективными.




Список литературы

1. Беляев И.П., Капустян В.М. Процессы и концепты. М.: 1997.
2. Ермаков А.Е. Автоматизация онтологического инжиниринга в системах извлечения знаний из текста. // Международная конференция Диалог-2008. М.: 2008.
3. Зацман И.М., Курчавова О.А. Термины для описания процессов представления научно-технических знаний в цифровой среде. // Международная конференция Диалог-2008. М.: 2008.
4. Мельников Г.П. Системология и языковые аспекты кибернетики. М.: Сов. Радио, 1987.
5. Непейвода Н.Н. Прикладная логика. М.: 2002.
6. Новиков А.И. Семантика текста и ее формализация. М.: Наука, 1983.
7. Новиков А.И. Смысл: семь дихотомических признаков. // Теория и практика речевых исследований. М.: 1999.
8. Рыков В.В. Обработка нечисловой информации. Управление знаниями. М.: МФТИ, 2007.
9. Щедровицкий Г.П. О методе исследования знаковых систем. / Семиотика и восточные языки. М.: 1967.





...

...



A Cognitive Semiotics paradigm provides a prototype for a formal description of knowledge, sign structures and connection them with other types of human activity in the real world. This formalism could be implemented for Knowledge Acquisition systems development.





...