5.
Современные подходы к
структурированию знаний
5.1. Некоторые аспекты современного подхода к структурированию знаний.
На
современном этапе как семиотический, так и структуралистический философский подход в союзе с синергетикой
нашли свое отражение в моделировании
знаний для целей анализа знаний и практического применения в компьютерном программировании. Можно сказать,что современные подходы к
структурированию знаний держатся на
трех философских китах ,трех С - Структурализм,
Семиотика, Синергетика .Ярким отражением сплава всех трех направлений может
служить так называемая кибернетическая семиотика [6] - это изучение процессов семиозиса (т. е. процессов
производства и использования знаков) в особых системах кибернетического типа,
прежде всего - в живых системах. ( автопоетических, синергетических системах
или системах с самоорганизацией.).
Одним из
перспективных методов структурирования знаний является так называемый объектно ориентированный анализ. (ООА)
ООА . Общее определение ООА уже было дано в гл 1.
Общая методология ООА и основные принципы с точки зрения философии могут быть представлены как сплав всех трех направлений - Структурализма, Семиотики и Синергетики, с концентрированные на языке логико-математических абстракций. Вот несколько отличительных принципов ООА: абстрагирование, ограничение доступа, модульность, иерархичность, типизация, параллелизм и устойчивость. ООА предполагает подобный подход к любой сложной системе. В качестве сложной системы может рассматриваться все, что угодно, начиная от простого механизма, заканчивая социальными структурами. Существует формальные признаки сложной системы. В [2] Выделены следующие пять признаков:
1. Сложная система состоит из взаимозависимых подсистем, которые в свою очередь, также могут быть разделены на подсистемы, вплоть до самых низших степеней абстракции.
2. Выбор низшего уровня абстракции достаточно произволен и в большей степени определяется наблюдателем
3. Внутриэлементные связи обычно сильнее межэлементных связей
4. Иерархические системы обычно состоят из нескольких подсистем разного типа, реализованных в различном порядке и разных комбинациях
5. Работающая сложная система неизбежно оказывается результатом развития работающей простой системы
При
структурировании знаний возникает
множество аналогий с философскими
методами различных исторических периодов.
Одной из
особенностей ООА является
абстрагирование от конкретного объекта и приведение формально-логических
связей, описывающих состояние данного объекта.
,а также возможность применения уже
установленных правил и закономерностей для схожих объектов. Одним из первых в
математике принцип распространения существующих закономерностей из одних
областей (математики) на другие выдвинул
математик Банах, смысл высказываний которого вкратце сводится к
следующему: « во избежание постоянного
доказывания одних и тех же закономерностей в разных областях, достаточно
доказать их один раз и в дальнейшем
просто ссылаться на них» [8]
Хотя, еще задолго до Банаха этот
принцип был провозглашен известным позитивистом О.Контом, продолжившим традиции
Сен-Симона, который [9] утверждал,
что целью изучения мира является
нахождение закономерностей и распространение данных закономерностей на схожие
явления. Схожи также конечные цели
структурирования знаний и позитивисткого подхода к познанию мира. Конечная цель
– не выяснение первопричин явлений, а создание мощного описательного
аппарата. Хотя с точки зрения познания этот метод может
быть и (был) подвергут критике,
например, Юм
Д. Юм подверг критическому
анализу понятие "причинность" [17]. Он рассуждал примерно следующим
образом: каким образом на основе опыта мы можем сделать вывод о том, что одно
событие А есть причина второго события В? В опыте мы можем только видеть, что
событие А по времени предшествует событию В, причем многократные наблюдения
показывают, что, если произошло А, то обязательно последует В. Что же
заставляет нас на основе таких наблюдений заключать, что А есть причина В? Д.Юм
отвечает: если мы внимательно рассмотрим вопрос, то мы не обнаружим в процессе
установления такого заключения никакого другого основания, кроме привычки или
навыка к тому, что за А последует В.
Однако,
Процесс структуризации знаний преследует в конечном счете не философское стремление к познаваемости мира, а вполне утилитарный
результат - помещение созданной
структуры в рамки компьютерного
виртуального пространства, в котором созданная структура приобретает
самостоятельную жизнь. Снова идет возвращение к платоновскому принципу возникновения мира идей, в котором идеи
предстают в виде « виртуальной реальности»:
С развитием техники,
компьютерной технологии и средств телекоммуникации возникают новые виды
деятельности, где “чистое” человеческое мышление, как и чувства, нас больше не
ориентируют. Идет формирование компьютерной информационной реальности,
реальности отношений, а не вещественной, где человек присутствует только
идеально, проигрывая все действия фактически без участия своего тела, например,
наблюдая смоделированные компьютером на экране монитора визуальные модели
сложных процессов»
«Было бы неверно утверждать, что деление на вещи, свойства, отношения
утратило свое теоретическое значение, но нельзя не видеть, что в современном
научном познании оно сильно трансформировалось и воспроизводится, прежде всего,
в категориях: субстрат, функция, структура. Воспроизводятся также и принципы их
связи.
Простое, цельное уступает место сложному, системному. Воспроизводя
реальность через связи, отношения и функции, при системно-структурном
исследовании отвлекаются от ее непосредственно “вещного”, “событийного”
выражения. Обобщенно говоря, отвлекаются от субстратно - качественного подхода
к ней, заменяя его количественно-информационным, в свете которого отдельные
вещи предстают в виде-совокупности по-разному организованных отношений или
функций, а многообразие форм движения материи, как многообразие ее структурных
уровней.
Система, структура, функция, в определенной степени, независимы от
своих носителей, природа
которых может быть различной. В процессе системно-структурного исследования мы
отождествляем объекты с точки зрения выполняемых ими функций.» [19]
Широко
применимы методы структуралистического подхода к анализу и структурированию знаний на современном уровне в рамках объектно-ориентированного подхода. Изначально
зародившийся в 20-30 годах метод структурализма в философии был направлен на
формализацию гуманитарных областей знаний . В работах фо структурированию
знаний гуманитарые области обрели
термин « мягкие» предметные области. В
качестве одной из работ по структурированию
гуманитарныых областей можно привести [15] структурированию
В работе
над проектом использована в основном семиотическая концепция, позволяющая
моделировать и структурировать "мягкие" предметные области (ПО), где
не хватает выразительной адекватности классического математического аппарата и
где большое значение имеет эффективность нотации (компактность, простота
модификации, ясность интерпретации, наглядность и т.д.). Результатом
процесса структурирования знаний предложено считать ПОЛЕ ЗНАНИЙ (Pz). Pz
определено как условное описание основных понятий ПО и их взаимосвязей, в виде
графа, диаграммы, таблицы, формул или текста, полученное после завершения
процесса извлечения знаний на стадии структурирования. Pz -- это первый шаг к
полной формализации ПО. Формирование Pz основано на выявлении понятийной
структуры предметной области. В проекте проведен анализ современных методов
выявления понятий и предложен универсальный алгоритм проведения концептуального
анализа на основе модификации парадигмы структурного анализа и построения
иерархии понятий (т.н. "пирамида знаний").
В гл.2 уже был приведен пример
использования платоновского подхода к
познанию окружающей действительности . Другой пример платоновского подхода
может быть также взят из теории объектно-ориентированного анализа.
Объектно – ориентированный подход предполагает первоначальное
выделение структуры знаний, которое
представляет собой деление на объекты и
деление на классы. Объекты предстают в
данном случае – вещами, а классы – идеями. Таким образом, аналогично
платоновской концепции деления мира на мир идей и мир вещей, в ООА происходит
деление на мир объектов и мир классов.
На сегодняшний день возникает необходимость переосмысления
многих положений структурализма в связи с массовым развитием вычислительной техники и информационных технологий. Структурализм,
как формально-логическая система представляется удобным аппаратом для представления знаний на «машинном»
языке.
Однако ,несмотря на интенсивное развитие процессов
структурирования знаний, сам метод структурирования имеет ряд изъянов, изначально присущих процессу математизации
всего знаний ( и гуманитарного в том числе)
5.2. Некоторые философские проблемы структурирования знаний
Процесс структурирования знаний в конечном счете приводит к созданию некоторой замкнутой системы ,в которой определен круг логических, семантических и прочих элементов данной системы. Однако в связи с тем, что большинство элементов замкнутой системы объединены в логически замкнутую структуру, возникает ряд противоречий, связанных проблемами, присущими математическому мышлению
Это следующие математические проблемы - полноты и непротиворечивости. На самом деле, математическими эти проблемы можно считать лишь формально, они имеют глубокие философские и логистические корни. Сначала на формальном уровне с данными проблемами столкнулась математика. По мере развития современной мысли эти проблемы начали проникать во все области знаний.
Еще Аристотель ,развивая свою логическую систему познания, определил основополагающие принципы логики. Одним из этих принципов было то, что основные понятия логики должны быть неопределимы, в противном случае у нас не будет отправной точки
Именно эти свойства человеческой логики привели в конечном счете к многочисленным парадоксам в сфере представления логически замкнутой цепочки в той или иной области человеческих знаний. Один из первых логических парадоксов идет от Аристотеля, который сформулировал его просто и лаконично . Допустим, мы произносим « это утверждение ложно».
Если оно действительно ложно, значит это утверждение истинно, но если оно истинно, значит оно – ложно
Другим примером парадокса, может служить Антиномия Евбулида из Милета. Допустим, что некоторый субъект произносит следующую фразу: «Высказывание, которое я сейчас произношу, ложно». Ложно само это высказывание или нет? Из допущения, что высказывание истинно, и из его смысла следует, что оно должно быть ложно. С другой стороны, из его ложности немедленно следует, что оно не может быть ложно.
В дальнейшем, по мере развития логики и философии возникали новые, более замысловатые парадоксы. Одним из существенных парадоксов, отражающихся на стройности процесса структурирования знаний ,является так называемый Парадокс Бертрана Рассела (1902 г.)
Парадокс Рассела относится к классам. Класс книг не является книгой, поэтому не содержит самого себя, но класс идей есть идея, поэтому он содержит самого себя. Каталог каталогов – каталог и т.д. Следовательно, одни классы содержат самих себя, другие не содержат. Пусть N –класс классов, не содержащих самих себя. К Какой разновидности классов принадлежит N?. Если N принадлежит N,то, по определению, он не должен принадлежать N. Если же N не принадлежит N,то, по определению, N должен принадлежать N . именно из этого обобщенного рассуждения Бертран Рассел вывел общеизвестный парадокс брадобрея:
Один деревенский брадобрей объявил, что он бреет всех жителей деревни, которые не бреются сами, но не бреет тех, кто бреется сам. Тогда возникает вопрос – должен ли брадобрей брить самого себя. Из логического анализа высказывания следует, что он и должен и не должен брить самого себя.[21]
Именно этот парадокс Рассела является одной из существенных помех при создании четкой структуры знаний, так как одним из основных методов структурирования знаний, как было указано выше, является логическое деление понятий ,которое заключается в в том, что для определения понятия необходимо найти ближайший класс, к которому относится понятие и найти видовое отличие от других видов того же класса. Именно в процессе классификации в размерах замкнутой области знаний и возникают подобные неразрешимые парадоксы и стройная структура теряет законченный вид.
Концентрацией выражения подобных парадоксов явилась математическая теорема Курта Геделя(1931), которая в простом варианте формулируется так:
Любая система Аксиом либо противоречива, либо неполна. В настоящее время существуют многочисленные трактовки данной теоремы [24] и попытки распространить ее на различные знаковые системы, начиная от математических наук, заканчивая языком и социальными науками. Весь смысл подобных попыток сводился к тому, что любая стройная система ,либо структура ( и структура знаний в том числе) не могут быть представлены ( описаны) только формально – логическим аппаратом, в том числе и вербальным. Таким образом, всякая система становится несовершенной, не вполне адекватной реальному миру.
Создание адекватной
структуры ,полностью описывающей процесс представления знаний может быть найден
в биологических и психофизических
исследованиях работы человеческого мозга и создание на этой основе адекватных компьютерных систем, позволяющих
структурировать знания другим образом.
В частности, достаточно перспективным представляется направления в области
квантовых моделей человеческого мышления, использующих так называемую квантовую
логику.
«Нужно
отметить, что идея использовать квантовую механику для объяснения тех или иных
особенностей сознания человека возникла еще на заре "квантовой эры".
Так, Н.Бор писал о возможности применения принципа дополнительности для
описания психических состояний Давно,
также была отмечена возможность использования квантового индетерминизма для
обоснования возможности свободы воли. В систематической форме поиски
"квантовых оснований сознания" начались, по-видимому, в 70-х годах Однако, лишь в самые последние годы исследования
в этой области приобрели достаточный размах, так что можно говорить о
"квантовом" подходе к изучению сознания, как о вполне
сформировавшемся научном направлении, возникшем на стыке физики, психологии и
философии. Здесь нужно отметить прежде всего работы Д. Бома, Г.П. Степпа, Р.
Пенроуза, С.Р. Хамерофф, Х. Умезавы, Г. Глобуса, Д. Сарфатти, Я. Томпсона, М.
Локвуда, И.З. Цехмистро, М. Питканена
Заметим,
что исследования ведутся не только в плане абстрактного сопоставления свойств
сознания и квантовых объектов. Весьма интенсивно также разрабатывается
направление, связанное с поиском конкретной физической реализации
"квантового механизма сознания" в мозге человека» [25]
В настоящее время в области синергетики рождаются новые принципы логического мышления,
позволяющие исключить
парадоксальность традиционной
человеческой логики. Например, принцип
фрактальности:
"Принцип
фрактальности означает способность логики выразить промежуточные,
"дробные" состояния эволюционирующего объекта. Такая логика должна
быть основана на "дробных" понятиях, суждениях, умозаключениях.
Например, для описания гусеницы, окружившей себя коконом осенью и
превращающейся за зиму в бабочку, приходится интуитивно вводить
"дроби": 1 декабря в коконе - нечто (2/3 гусеницы, 1/3 бабочки), 1
января - иное нечто (2/3 гусеницы, 1/3 бабочки) и т.д. Принцип фрактальности
выступает как принцип темпоральности, или множественности времен. Он вводит
внешнее и внутреннее время, время становления и бытия" (В.Аршинов,
В.Войцехович, "Синергетическое знание: между сетью и принципами").
"Принцип
фрактального гомоморфизма (всеобщего подобия) фиксирует, с одной стороны, фундаментальность
не того, ЧТО отражается, а КАК... а с другой стороны, означает
взаимоподобие дробных структур любого масштаба" (там же).
"Еще более
общие формальные схемы становления вводит теория категорий. В интерпретации
Ф.У.Ловера категории понимаются как самоорганизующееся, "шевелящееся"
бытие, в котором как бы нет элементов. Для морфизма (отображения) существенно
не ЧТО отображается, а КАК. В модели становления Ловера работают диалектическая
(сопряженная) пара: функтор-хаос и функтор-порядок. Возникает как бы рефлексия
(взаимное отражение, переходящее в бесконечное отображение порядка и хаоса друг
в друге, как в параллельных зеркалах). Их дитя - становление"
(В.Войцехович, "О логике и математике синергетики"). [28]
6.
Заключение
Процесс
структурирования знаний представляет собой сложную процедуру, в которой используются знания из различных областей
науки – от философии до математики. Использование большого количества методологий
этих и смежных наук - есть
необходимое условие для эффективной
работы в области СТРУКТУРИРОВАНИЯ знаний.