К структурной когнитологии: феноменология сознания с точки зрения искусственного интеллекта (стр. 2 )

В БЗ содержатся два типа знаний – декларативные и процедурные, первые характеризуют предметную область, вторые – способы преобразования знаний и фактов (логические правила и вычислительные процедуры).[4] Кроме того, создание ИС зависит от использования концептуальных знаний, формулирующих принципы реализации интеллектуальных способностей (1) - (13), представляющих феноменологию ЕИ.

Главной подсистемой ИС является Решатель задач, в которой ведущей составляющей является Рассуждатель, реализующий синтез познавательных процедур [13]. Этот синтез формализует процесс получения нового знания с использованием БФ и БЗ. Получение нового знания осуществляется посредством правдоподобных рассуждений, содержащих амплиативные выводы, т. е. выводы нового знания – индукцию и аналогию. Примером синтеза познавательных процедур в ИС являются ДСМ-рассуждения [13], реализующие два этапа преобразования знаний. Первый этап состоит в последовательном применении индукции и аналогии, который повторяется до стабилизации порождаемых гипотез – новые гипотезы на n+1-м шаге не возникают, где n – номер шага стабилизации. На втором этапе ДСМ-рассуждений реализуется принятие порожденных гипотез посредством абдукции: гипотезы принимаются, если начальное состояние БФ объясняется этими гипотезами. Таковыми являются гипотезы о зависимостях причинно-следственного типа: из отношений «объект множество свойств» в БФ порождаются новые отношения «подобъект есть причина множества свойств»

Таким образом, ДСМ-рассуждения порождают гипотезы о причинах; посредством этих гипотез, используя умозаключения по аналогии, ДСМ-рассуждение осуществляет предсказание для фактов, ранее имевших оценку «неопределенно». ДСМ-рассуждения используются для расширения БЗ, содержащей в результате функционирования ДСМ-рассуждений, гипотезы о причинах и гипотезы, предсказывающие наличие (отсутствие) изучаемых эффектов у объектов из БФ, имевших ранее истинностное значение «неопределенно».

Подсистема ИС, представляющая интерфейс, осуществляет следующие функции – диалог на естественном языке, обзор и демонстрацию результатов работы ИС (в том числе в графическом виде), научение работе с ИС. Интерфейс поддерживает связь ИС с внешней средой в интерактивном режиме, реализуя открытость ИС и выбор пользователем стратегии решения задач посредством Синтезатора – подсистемы Решателя.

Сопоставим теперь две схемы структуры сознания и архитектуры ИС:

сознание = система знаний + мышление + СМЛ

↑ ↑ ↑ ↑

ИС = (БФ+БЗ) + Решатель + интерфейс

Обратим внимание на то, что в ИС реализуются имитации интеллектуальных способностей (1), (3),(4), (5), (6),(8) (9) и (10). Они образуют «ядро» приближенного отображения познавательных способностей человека в автоматическом режиме работы ИС. Способности же (2), (7) и (13) могут имитироваться лишь в интерактивном режиме с участием человека, использующего возможности общения с ИС посредством комфортного интерфейса. Построение ИС высокого уровня, имитирующих и, возможно, усиливающих «ядро» познавательных способностей человека, управляется концептуальным знанием, которое представлено следующими принципами [12].

Принцип I (цель ИС).

Для создания ИС должна быть сформулирована проблема P1, которой соответствует некоторый класс формализуемых задач такой, что для их решения имитируются способности из «ядра». Этот принцип соответствует интеллектуальной способности (2) – способности к целеполаганию.

Принцип II (типы «миров» - предметных областей и представление знаний о них в ИС.)

ИС имеют три типа предметных областей (a), (b) и (c):

(a)  предметные области («миры») W такие, что факты принадлежащие им, являются случайными событиями; соответственно, правила вывода, применяемые в рассуждениях о W, используют аппарат теории вероятностей (в том числе различные статистические методы анализа данных);

(b)  предметные области W такие, что факты, принадлежащие W, причинно обусловлены; соответственно, правила вывода, примененные в рассуждениях о W, порождают гипотезы о причинно-следственных зависимостях и основанные на них обобщения;

(c)  предметные области W такие, что факты, принадлежащие W, могут быть как причинно обусловленными, так и случайными событиями; это означает, что W является объединением «миров» (a) и (b), а рассуждения, применяемые к знаниям о W, должны использовать правила, порождающие гипотезы о зависимостях причинно-следственного типа с учетом вероятностных соображений.

Цель ИС P1 формулируется посредством представления знаний в соответствии с типами W (a), (b) и (c).

Принцип III (адекватность предметной области W и Решателя для P1).

Рассуждатель и Вычислитель должны содержать методы рассуждений и вычислений, соответствующие типам W - (a), (b) и (c).

Принцип IV (условие применимости ИС к W).

Условия применимости Решателя к W должны быть точно сформулированы.

ИС, создаваемые в соответствии с Принципом IV, применяются для предметных областей W таких, что знания о них слабо формализованы, а данные (факты) пригодны для структурирования и установления сходства.

Принцип V (синтез познавательных процедур в ИС).

Для достижения цели P1 необходима соответствующая формализованная эвристика для решения задач из класса P1, которая должна быть синтезом познавательных процедур, применение которого к объединению БФ и БЗ порождает новые знания, расширяющие БЗ.

Примером такой эвристики являются ДСМ-рассуждения со схемой «индукция-аналогия-абдукция» (с возможным последующим применением дедукции) [13].

Принцип V соответствует интеллектуальной способности (9) – возможности синтеза познавательных процедур, образующих эвристику для решения определенного класса задач.[5]

Принцип VI (фальсифицируемость и аргументируемость результатов работы Решателя)

Этот принцип состоит в том, что в ИС должны содержаться средства фальсификации результатов применения Решателя к БФ и БЗ. Таковыми могут быть утверждения из БЗ, накладывающие ограничения на принятие выдвинутых Рассуждателем гипотез, или же автоматически порожденные фальсификаторы, которые извлекаются из отрицательных примеров БФ и запрещают некоторые гипотезы, выдвинутые Решателем.[6]

Аргументированность результатов работы Решателя означает, что гипотезы, порожденные Рассуждателем, имеют аргументы за их принятие и не имеют контраргументов против их принятия. Очевидно, что принцип V соответствует интеллектуальной способности (5).

Принцип VII (синтез теорий истины).

Для ИС, аппроксимирующих базисные интеллектуальные способности, неадекватной оказывается аристотелевская теория истины как теория соответствия, формализованная А. Тарским [15] для дедуктивных наук средствами двузначной логики (см. также [16], глава 9). Дело в том, что выдвинутые Решателем гипотезы либо правдоподобны, если порождены Рассуждателем посредством правдоподобных рассуждений [13, 12], либо имеют некоторую вероятность, если порождены Решателем с использованием Вычислителем статистических методов (и в том и другом случае имеются критерии принятия гипотез на основе БФ и БЗ). Применение Решателя к объединению БФ и БЗ и использование БЗ, содержащей ранее выдвинутые гипотезы, порождают оценки, вновь полученных знаний в силу их согласованности с имеющимися знаниями в БЗ и посредством правил правдоподобных выводов (например, индукции и аналогии). Следовательно, используется не теория соответствия, а теория когерентности в качестве теории истины для получения истинностных значений, включающих указание на степень правдоподобия [17]. Истинностные же значения высказываний, соответствующие фактам из БФ (если они являются эмпирическими данными) приписываются этим высказываниям согласно аристотелевской теории истины – теории соответствия [16].

Наконец, результаты работы ИС могут иметь практическую полезность, хотя их истинность не была установлена. В этом случае можно говорить о применимости прагматической теории истины [16]: истинно то, что полезно.

Таким образом, когнитивный процесс получения нового знания посредством ИС, включающий анализ данных из БФ и выдвижения гипотез, может быть охарактеризован тремя теориями истины – теорией соответствия, теорией когерентности и прагматической теорией [17]: БФ формируется при соблюдении теории соответствия, гипотезы оцениваются согласно теории когерентности, а результаты работы ИС могут быть оправданы согласно прагматической теории истины. Использование синтеза трех теорий истины обусловлено в ИС автоматическим порождением гипотез и машинным обучением. Этот синтез проясняет сложность познавательного механизма рефлексии, представимой интеллектуальной способностью (6) – оценкой знаний и действий познающего субъекта.

Принцип VIII (инвариантность структуры Расуждателя относительно варьируемости предметных областей и структур данных)

Если Рассуждатель используется для решения некоторого класса задач P1 посредством синтеза познавательных процедур согласно Принципу V, то структура Рассуждателя не изменяется при применении его к различным предметным областям W и различным структурам данных таким, что они удовлетворяют Принципу IV – условиям применимости ИС. Таким образом, при варьировании W и структур данных не изменяется тип правил правдоподобного вывода и тип рассуждения. Например, сохраняется синтез познавательных процедур типа «индукция + аналогия + абдукция» с последующим применением дедукции, осуществляемый ДСМ-рассуждениями [13]. Принцип VIII выражает существование формализованных эвристик, которые являются средством продуктивного мышления [14]. Разумеется, возникает вопрос, как соотносятся подобные эвристики с асимметрией мозговой деятельности?

Принцип IX (наличие метауровня ИС).

Предположим, что задан формальный язык L, выразительная сила которого не слабее языка логики предикатов 1-го порядка [18], в котором представляются факты из БФ и знания из БЗ. Будем считать, что имеются метаматематические средства ML такие, что в языке ML можно сформулировать дедуктивную имитацию Рассуждателя и осуществлять анализ алгоритмов, соответствующих процедурам Решателя.

Принцип IX создает возможность исследования функционирования ИС, а потому он соответствует интеллектуальным способностям (2), (3), и (13) – формированию планов (стратегий ИС), исследованию на логическом уровне рассуждений и коррекции представлениям знаний и стратегий решения задач, соответственно.