Инструментарий практических рассуждений Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

МОДЕЛИ, ИНСТРУМЕНТАРИЙ И ТЕХНОЛОГИИ

УДК 681.3

п.и.соснин

ИНСТРУМЕНТАРИЙ ПРАКТИЧЕСКИХ РАССУЖДЕНИЙ

Предлагается и исследуется экспериментальный подход к проблеме практических рассуждений в человеко-компьютерных средах. Обосновывается необходимость разработки теоретических основ рассуждений, исходящих из их управляющей функции в процессах деятельности. Раскрывается принципиальная роль вопросно-ответной составляющей рассуждений в процессах управления. Предъявляются теоретические ос-повы диалогических рассуждений и система инструментальных средств, обеспечивающих эффективное человеко-компьютерное взаимодействие.

ВВЕДЕНИЕ

Расширяющееся внедрение систем интерактивного взаимодействия практически во все сферы деятельности выявило необходимость развития знаний о феномене активности человека, который получил название «рассуждение». Существенное внимание к исследованиям этого феномена уделяли и уделяют в логике, обычно абстрагируясь от основной функции рассуждений - от функции управления в актуальной или потенциальной деятельности. Осуществление такой функции, в первую очередь, ставит вопрос о конструктивном овладении феноменом «рассуждения», что требует выявить и реализовать систему методов и средств, обеспечивающих оперативные построения и применения рассуждений в контексте управляемой деятельности.

Применения компьютерного инструментария в рассуждениях человека способны существенно улучшить характеристики его деятельностной актив-

© П.И.Соснин, 1998 51

ности. Инструментальная поддержка рассуждений в САПР - принципиальный источник повышения эффективности проектирования.

КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ РАССУЖДЕНИЙ

Подход к рассуждениям как к природному и, в то же время, искусственному феномену требует определиться с концептуальными основами такого явления.

Исследуя феномен рассуждений, будем исходить из того, что управляющее воздействие рассуждений обеспечивается за счет обработки рассогласований-противоречий {б;.} между «необходимым», «возможным» и «действительным». В обнаружении, идентификации и обработке {ÔJ принципиальна роль опыта Е (t), развивающегося в процессах деятельности D(t). В состав опыта входит и рассудок ER(t) как система методов и средств, обслуживающих рассудочную (интеллектуальную) деятельность DR(t).

Так как DR(t) всего лишь тип D(t), которым также следует управлять, то в составе ER(t) присутствует подсистема (EL(t)), обеспечивающая управление в DR(t) или, как говорят , логическую активность. Если в DR(t) конструктивно используется EL(t)), то DR(t) приводит к практическому рассуждению R(t).

Под рассуждениями принято понимать совокупность единиц типа «суждение», связанных в единое целое отношением «следования». Связи суждений Q в рассуждениях ориентированы и приводят к заключительному суждению Ск. В общем случае заключение состоит из совокупности суждений, обладающей свойствами суждения.

Определяя суждение, в первую очередь говорят, что «суждение представляет собой единицу мыслительного процесса, выраженную в языке» [3]. В этом плане суждение С является деятельностным процессом Dc(t), типовой формой выражения которого служит «предложение» языка, используемого в рассуждении.

В состав каждого предложения входят субъект, предикат и их связка («есть» или «не есть»), констатирующая факт существования. Кроме того, предложение явно или неявно содержит ряд других характеристик суждения, в число которых входят:

• характеристика количества ( индикаторы «для всех», «некоторый», «существует», ...), характеризующая «общность», «частность» или «единичность» суждения;

• характеристика истинности, предназначенная для указания на то, что суждение отражает действительное (тот, кто использует суждение, должен указать или убедиться, что оно отражает реальность);

© характеристики модальности, представляющие дополнительную информацию, например модальности: ялетическая (тип 1 , значения модальности «необходимо», «возможно», ...); деонтическая (тип 2, со зна-

чениями «обязательно», «разрешено», «запрещено», «безразлично» , ...); аксиологическая (тип 3, «хорошо», «плохо», «полезно», «ценно», ...); эпистемическая (тип 4, «достоверно», «доказано», «правдоподобно», «возможно», «обосновано», «знает» , «верит», «убежден», ...); темпоральная (тип 5, «раньше», «позже», «одновременно», «часто», «всегда», «никогда»,...).

Легко заметить, что в естественном языке достаточно средств для того, чтобы языковыми средствами представить необходимое, возможное и действительное, причем не только для управления деятельностью [5].

Если ввести традиционные для логики символические обозначения, то суждение можно представить, например, следующей формой:

Ст = П1..... О*..... ЗхР(х), (1)

где надстрочные индексы указывают на тип или подтип модальности, а Р(х) представляет предикатно-субъектное отношение. Именно такого рода конструкты, кодирующие суждения, должны находить свое выражение в предложениях языка, используемого в определенном рассуждении. Именно к такого рода конструктам должны приводить разборы предложений языка при их компьютерном анализе или прочтении.

Перейдем к вопросу об отношениях следования между суждениями, которые обеспечивают связность суждений и формирование более сложных образований. Совокупность суждений, представляющих каждое из образований «необходимое», «возможное» и «действительное»,назовем «описанием». Описания составляются из суждений, объединенных в единое целое логическим связками различных типов. Введя для обозначения связки любого типа символ <8>, конструкты типа описания можно представить в виде выражения

((...(С, <8> С2 ® ... ®С0 ® Ск <8>... ® С,) <8> Cm ® С„.,) ® С„, (2)

которое должно быть переведено на соответствующий язык. Для представления логической структуры описания следует использовать либо общую форму скобочных структур , либо гипертекстовую форму.

Явное включение в состав описания связей Гу между его суждениями или группами суждений приводит к знаковому представлению рассуждения R(t). Одной из причин связей являются согласованные истинностные характеристики суждений (логическое следование, Гу - логические связки). К другим причинам относятся причинно-следственные закономерности предметной области (действующие причины).

Наиболее принципиальной действующей причиной в построении рассуждений является рассогласование-противоречие 8. Процесс обнаружения, идентификации и кодирования б - это процесс построения вопроса, который логично назвать вопросным процессом и обозначить Q(t). Вопрос - это, в

первую очередь, деятельностный процесс DQ(t) выявления рассогласования между «ситуативным» в исполняемой деятельности и «эталонным» в опыте исполнителя деятельности D(t) [5].

В основе управляемости процессов лежит отработка рассогласований, в рассматриваемом случае - отработка рассогласования 5, выявленного в вопросной деятельности. Для отработки такого рассогласования строят ответ A(t) на вопрос Q(t), который также следует понимать как продукт определенного типа деятельности DA(t). Ценность продукта A(t) деятельности D (t) определяется, в первую очередь, степенью отработки рассогласования Ô, что указывает на принципиальную роль контроля состояния ответа A(t), которое достигнуто в результате DA(t).

Явное включение в рассуждение вопросов Q(t) и A(t) приводит к определенному типу рассуждений - диалогическим (вопросно-ответным) рассуждениям. Диалогическое рассуждение - это практическое рассуждение, которое может быть представлено ориентированной сетью, узлами которой служат знаковые представления вопросов Qj из множества {Qj } и ответов Ai из множества {Ai }, представляющих результаты работ {DQi(t)} и {DA(t)}. Связность сети обеспечивается вопросно-ответными отношениями [1]. Если построение рассуждения не завершено, то множества {Qj } и {Ai } открыты для включения очередных узлов типа Q и А.

Конструктивное построение диалогических рассуждений требует определиться с обнаружением, идентификацией и представлениями вопросов, а также с порождением и представлениями ответов . Так как конструкты {Qj} и {Ai } вводятся в рассуждение, то их следует считать образованиями типа «рассуждение». Более того, будем считать, что каждому типу конструкта Q или А соответствует определенная типовая схема рассуждения.

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ДИАЛОГИЧЕСКИХ РАССУЖДЕНИЙ

Перейдем к выявлению, анализу и спецификации методов и средств практических рассуждений. Решение этой задачи начнем с выбора стратегии рассуждений.

Стратегия относится к категории метасредств рассуждения и связывает рассуждения с управляемой деятельностью. Практика рассуждений демонстрирует, что наиболее эффективной стратегией такого типа является «аргументация» [4]. Аргументация - это специальный тип деятельности (обозначим DAR(t)), производящий специальный тип рассуждений AR(t), главная цель которого - убедить получателя и пользователя AR(t), что оно построено правильно (разумеется критерий правильности определен), а значит, оно выполнило (или выполнит) управляющую функцию.

В зависимости от других целей и подцелей аргументации [2.4]. она способна выполнить:

• конструктивные функции (доказательство, обоснование, обобщение, именование, означивание, осмысление, верификацию,...);

• деструктивные функции (опровержение, фальсификацию, критику,...);

• селективные функции (выбор, предпочтение, оценку, решение, сравнение, сопоставление, соизмерение,...);

в регулятивные функции (упорядочение, регламентацию, регуляцию, субординацию, координацию, предписание, разрешение, запрещение,...).

Значимость отмеченного набора функций настолько велика для жизнедеятельности, что служит достаточным основанием для исследований и разработки «библиотеки типовых схем аргументированных рассуждений».

Решение такой задачи требует определиться с базисом методов и средств, обеспечивающим построение аргументированных рассуждений, формирования из их множеств типовых схем и объединения типовых схем в библиотеки. Роль такого базиса способна выполнить система методов и средств диалогических рассуждений.

Исследования автора привели к базису диалогических рассуждений, в основе которого лежит класс вопросно-ответных сетевых моделей (класс (^А-сетей). Этот класс составляют ряд версий событийных сетей {(^А^}, модифицированных сетей Петри {<2АП]} и (^А-сетей типа модифицированных сетевых графиков {ОАсгк}.

Каждая из версий (^А-сети строится как схема связи «текстового материала диалогического рассуждения» , регистрируемого и накапливаемого по ходу исполняемой деятельности. В основе регистрации диалогического рассуждений лежит идея «интерпретировать исполняемую деятельность как научный эксперимент, ход которого в науке принято протоколировать», что и проводит к вопросно-ответному протоколу ((^А-протокола), выполняющему роль «первичной информации» о происходящих (конструируемых и исполняемых) деятельностных процессах.

Формальное представление (^А-протокола, обеспечивающее регистрацию исходной версии ()АСЬ определено как граф С°А(0,А,и), где и - система связей вершин графа, моделирующая вопросно-ответные отношения всех типов [1,7]. Каждая из вершин Ц множества В = { ^ } = О и А = } и } кодирует вопрос или ответ как событие процесса рассуждения в форме

Ь;:^,Ть«Ь;),р(Ь3), (3)

где ^ - уникальное имя события (код вопроса или ответа), порождаемое специальной формальной грамматикой; Т, - описание события на естественно-профессиональном языке Ь, семантика которого согласована с первопоряд-ковым языком множество событий и их временных характеристик

^(Ь|)} подчиняется закономерностям прикладной логики времени и прикладной причинно-следственной логики [21; совокупность (р(Ь-)} определяет

л % „АИ / ч ч ^ , л

структуру исполнителя деятельности (как Бф, так и и (г;). 1 раф и явля-

ется динамическим образованием G(ti+I) = G(tj) vj bj, развивающимся за счет присоединения к графу очередной вершины bj е В по законам рассуждений.

Модель сети GCi, как структура данных, встроена в программный комплекс, получивший название WIQA (Working In Questions and Answers), разработанный на кафедре «Вычислительная техника» УлГТУ.

Объектно-ориентированная версия реализации Gc позволила объединить её с набором действий, обеспечивающих: обнаружение, идентификацию и представление вопросов (метод согласованной предикации); регистрацию ответов и контроль их на непротиворечивость (переход к прологоподобным описаниям); регистрацию причинно-следственных отношений между вопросами и ответами и сборку аргументированного рассуждения для представления действий (деятельности) в виде условного деятельностного рефлекса; формирование, визуализацию и типовое использование сетей QA , QA , QAcr . Предусмотрены средства сборки типовых схем аргументированных рассуждений.

Система WIQA реализована в трех версиях (языки Clipper87 и Clipper 5.0 в операционной среде MS DOS и С++ в операционной среде Windows-95). В работах автора по её развитию исследуются и разрабатываются варианты , предусматривающие включение в состав системы методов и средств: традиционной силлогистики, индуктивной и вероятностной логик, логики оценок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследования и разработки автора подтвердили, что модели рассуждений опасно отрывать от практики их использования, поскольку в этом случае их целостность будет нарушена, что не может не сказаться на результативности и эффективности рассуждений.

В исследованиях рассуждений особо актуальны задачи: определения, моделирования и использования нелинейных отношений между различными характеристиками модальности и другими характеристиками суждений; адекватного шкалирования характеристик суждений и рассуждений и учета неопределенностей разных типов; конструктивного использования в рассуждениях феномена ассоциаций и образных составляющих мышления; поиска и реализации типовых схем аргументированных рассуждений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Белнап Н., Стил Т. Логика вопросов и ответов. М.: Прогресс, 1981.

287 с.

2. Каидрашина Е.Ю., Литвинцева Л.В., Поспелов Д.А. Представление знаний о времени и пространстве в интеллектуальных системах. М.: Наука, 1989. 327с.

3. Курбатов В.И. Логика. Ростов-на-Дону: Феникс, 1996. 320 с.

4. Светлов В.А. Практическая логика. СПб.: МиМ, 1997. 576 с.

5. Соснин П.И. Содержательно-эволюционный подход к искусственному интеллекту. Ульяновск: УлГТУ, 1995. 76 с.

®©©©®®®©©©®©®®©©Ф®®®

Соснин Петр Иванович, доктор технических, наук, профессор, окончил радиотехнический факультет Ульяновского политехнического института. Заведующий кафедрой «Вычислительная техника» УлГТУ. Имеет статьи и монографии в области искусственного интеллекта и автоматизации проектирования.

УДК 681.03.

Н.Г.ЯРУШКИНА, В.В.ШИШКИН

МЯГКИЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ В ПРОЦЕССАХ БИЗНЕС-РЕИНЖИНИРИНГА И САПР

Рассмотрена экспертная деятельность по анализу сложных систем. Выделены этапы экспертизы. Показана объективная необходимость работы в условиях неполноты информации. Сформулирован принцип конструктивной неопределенности в экспертизе, формализованы цель и задачи каждого этапа экспертной деятельности. Результатом исследования является архитектура мягкой экспертной системы. Архитектура исследована на примере систем бизнес-реинжиниринга и совмещенного проектирования.

ВВЕДЕНИЕ

Анализ сложных технических или социально-экономических систем требует рассмотрения как количественной, так и качественной информации, причем входные данные обладают неполнотой, как данные неточные, неопределенные и нечеткие [1]. Интеграция количественной и качественной информации затруднена в настоящее время для всех типов инструментальной поддержки работы аналитика. Даже самые развитые сервера данных не содержат средств обработки временных рядов (ВР) и графики. Экспертные сис-

© Н.Г.Ярушкина, В.В.Шишкин, 1998

57