Технологический лицей г.Сыктывкар

Наблюдения

В процессе наблюдений инженер по знаниям находится непосредственно рядом с экспертом во время его профессиональной деятельности или имитации этой деятельности; При подготовке к сеансу извлечения эксперту необходимо объяснить цель наблюдений и попросить максимально комментировать свои действия.

Во время сеанса аналитик записывает все действия эксперта, его реплики и объяснения. Может быть сделана и видеозапись в реальном масштабе времени. Непременное условие этого метода - невмешательство аналитика в работу эксперта хотя бы на первых порах.

Существуют две разновидности проведения наблюдений:

Обычно используют обе разновидности.

Сеансы наблюдений могут потребовать от инженера по знаниям:

Анализ протоколов "мыслей вслух"

Протоколирование "мыслей вслух" отличается от наблюдений тем, что эксперта просят не просто прокомментировать свои действия и решения, но и объяснить, как это решение было найдено, т.е. продемонстрировать всю цепочку своих рассуждений. Во время рассуждения эксперта все его слова протоколируются инженером по знаниям: при этом полезно отмечать даже паузы и междометия. Вопрос об использовании для этой цели магнитофонов и диктофонов является дискуссионным, поскольку магнитофон иногда действует на эксперта парализующе, разрушая атмосферу доверительности, которая может и должна возникать при непосредственном общении.

Основной трудностью при протоколировании "мыслей вслух" является принципиальная сложность для любого человека объяснить, как он думает. При этом существуют экспериментальные психологические доказательства, что люди не всегда в состоянии достоверно описать мыслительные процессы. Кроме того, часть знаний, хранящихся в невербальной форме (например, различные процедурные знания типа "как завязывать шнурки"), вообще слабо коррелируют с их словесным описанием.

Автор теории фреймов М.Минский считает, что "только как исключение, а не как правило человек может объяснить то, что он думает"

Расшифровка полученных протоколов производится инженером по знаниям самостоятельно с коррекциями на следующих сеансах извлечения знаний. Удачно проведенное протоколирование "мыслей вслух" является одним из наиболее эффективных методов извлечения, поскольку в нем эксперт может проявить себя максимально ярко, он ничем не скован, он как бы свободно парит в потоке своих умозаключений и рассуждений. Для большого числа экспертов это самый приятный и лестный способ извлечения знаний.

Лекции

Лекция - самый старый способ передачи знаний. Лекторское искусство издревле высоко ценилось во всех областях науки и культуры. Но нас интересует не столько способность к подготовке и чтению лекций, сколько способность эту лекцию слушать, конспектировать и усваивать. Уже говорилось, что экспертов чаще всего не выбирают, и поэтому инженер по знаниям учить эксперта чтению лекций не сможет. Но если у эксперта опыт преподавателя (например, профессора клиники или опытного руководителя производства), то можно воспользоваться таким концентрированным фрагментом знаний, как лекция.

В лекции эксперту предоставлено много степеней свободы для самовыражения; при этом необходимо сформулировать эксперту тему и задачу лекции. При такой постановке опытный лектор может заранее структурировать свои знания, ход рассуждении. От инженера по знаниям в этой ситуации требуется лишь грамотно законспектировать лекцию и в конце задать необходимые вопросы.

Продолжительность лекции стандартная - от 40 до 50 мин и через 5-10 мин - еще столько же. Курс - от двух до пяти лекций.

Метод извлечения знаний в форме лекций, как и все пассивные методы, используют в начале разработки как эффективный способ быстрого погружения инженера по знаниям в предметную область.

В заключение несколько советов, как слушать лекции [ 15]:

АКТИВНЫЕ МЕТОДЫ

Активные индивидуальные методы

Активные индивидуальные методы извлечения знаний на сегодняшний день-наиболее распространенные. В той или иной степени к ним прибегают при разработке практически любой экспертной системы.

К основным активным методам можно отнести:

В этих методах активную функцию выполняет инженер по знаниям, который пишет сценарий и режиссирует сеансы извлечения знаний. Игры с экспертом существенно отличаются от других методов. Три оставшихся метода очень схожи между собой и отличаются лишь по степени свободы, которую может себе позволить инженер по знаниям при проведении сеансов извлечения знаний.

Анкетирование - наиболее жесткий метод, т.е. наиболее стандартизованный. Инженер по знаниям заранее составляет вопросник или анкету, размножает ее и использует для опроса нескольких экспертов. Это основное преимущество анкетирования.

Сама процедура может проводиться двумя способами:

Выбор способа зависит от конкретных условий. Второй способ нам кажется предпочтительнее, так как у эксперта появляется неограниченное время на обдумывание ответов.

Вопросник (анкета) заслуживает отдельного разговора. Существует несколько общих рекомендаций при составлении анкет. Эти рекомендации универсальны, т.е. не зависят от предметной области. Наибольший опыт работы с анкетами накоплен в социологии и психологии, поэтому часть рекомендаций заимствована из [ 11, 13 ].

Во-первых, анкета не должна быть монотонной и однообразной, т.е. вызывать скуку или усталость. Это достигается вариациями вопросов, сменой тематики, вставкой вопросов-шуток и игровых вопросов. Во-вторых, анкета должна быть приспособлена к языку экспертов. В-третьих, следует учитывать, что вопросы влияют друг на друга, и поэтому последовательность вопросов должна быть строго продумана. В-четвертых, желательно стремиться к оптимальной избыточности. Известно, что в анкете всегда много лишних вопросов, часть из них необходима - это так называемые контрольные вопросы, а другую часть нужно минимизировать. И, наконец, в-пятых, у анкеты должны быть "хорошие мане­ры", т.е. ее язык ясен, понятен, предельно вежлив. Методическим мастерством составления анкеты овладевают только на практике.

Под интервью понимаем специфическую форму общения инженера по знаниям и эксперта, в которой инженер по знаниям задает эксперту серию заранее подготовленных вопросов с целью извлечения знаний о предметной области. Наибольший опыт в проведении интервью накоплен также в журналистике и социологии [ 11 , 13 , 20 ].

Интервью очень близко к анкетированию, когда аналитик сам заполняет анкету, занося туда ответы эксперта. Основное отличие в том, что интервью позволяет аналитику опускать ряд вопросов в зависимости от ситуации, вставлять новые вопросы в анкету, изменять темп, разнообразить ситуацию общения. Кроме того, у аналитика появляется возможность "взять в плен" эксперта своим обаянием, заинтересовать его самой процедурой и тем самым увеличить эффективность сеанса извлечения.

Теперь подробнее о центральном звене активных индивидуальных методов - о вопросах. Инженеры по знаниям редко задумываются: умеют ли они задавать вопросы? В философии и математике эта проблема обсуждается с давних пор. Существует даже специальная ветвь математической логики - логика вопросов.

Укажем три основные характеристики вопросов [ 20 ], которые влияют на качество интервью:

Вопрос в интервью - это не просто средство общения, но и способ передачи мыслей и позиции аналитика. Отсюда необходимость фиксировать в протоколах не только ответы, но и вопросы, предварительно отработав их форму и содержание.

Очевидно, что любой вопрос имеет смысл только в контексте. Поэтому вопросы может готовить инженер по знаниям, уже овладевший ключевым набором знаний.

Вопросы для эксперта имеют диагностическое значение - несколько откровенно "глупых" вопросов полностью разочаруют эксперта и отобьют у него охоту к дальнейшему сотрудничеству.

Свободный диалог - это метод извлечения знаний в форме беседы инженера по знаниям и эксперта, в которой нет жестко регламентированного плана и вопросника.

Это определение не означает, что к свободному диалогу не надо готовиться. Напротив, внешне свободная и легкая форма этого метода требует высочайшей профессиональной и психологической подготовки. Подготовка к свободному диалогу практически может совпадать с предлагаемой в [ 20 ] подготовкой к журналистскому интервью. (Рис.17.11) графически иллюстрирует схему такой подготовки, дополненную в связи со спецификой инженерии знаний.

Квалифицированная подготовка к диалогу помогает аналитику стать истинным драматургом или сценаристом будущих сеансов, т.е. запланировать гладкое течение процедуры извлечения - от приятного впечатления в начале беседы к профессиональному контакту, - пробудив интерес и завоевав доверие эксперта. Для обеспечения желания эксперта продолжить беседу необходимо проводить "поглаживания" (терминология [Берн, 88]), т.е. подбадривать эксперта и подтверждать всячески его уверенность в собственной компетентности.

Рис. 17.11. Схема подготовки к интервью и свободному диалогу

Так, в одном из исследований по технике журналистских диалогов экспериментально доказано, что одобрительное и поощрительное "хмыканье" интервьюера увеличивает длину ответов респондента. Чтобы разговорить собеседника, аналитику следует рассказать о себе, о работе, т.е. поговорить самому.

В свободном диалоге важно выбрать правильный темп или ритм беседы: без больших пауз, так как эксперт может отвлечься, но и "без гонки", иначе быстро утомляются оба участника и нарастает напряженность; кроме того, некоторые люди говорят и думают очень медленно. Умение чередовать разные темпы; напряжение и разрядку существенно влияет на результат беседы.

Подготовка к диалогу так же, как и к другим активным методам извлечения знаний, включает план сеанса извлечения, в котором необходимо предусмотреть следующие стадии:

Активные групповые методы

К групповым методам извлечения знаний относятся:

Основное достоинство групповых методов - это возможность одновременного поглощения знаний от нескольких экспертов, взаимодействие которых вносит элемент принципиальной новизны от наложения разных взглядов и позиций.

Метод круглого стола (термин заимствован из журналистики) предусматривает обсуждение какой-либо проблемы из выбранной предметной области, в котором принимают участие с равными правами несколько экспертов. Обычно вначале участники высказываются в определенном порядке, а затем переходят к живой свободной дискуссии. Число участников дискуссии колеблется от трех до пяти-семи. Существует и специфика, связанная с поведением человека в группе.

Во-первых, от инженера по знаниям подготовка круглого стола потребует дополнительных усилий, как организационных (место, время, обстановка, минеральная вода, чай, кворум и т.д.), так и психологических (умение вставлять уместные реплики, чувство юмора, память на имена и отчества, способность гасить конфликтные ситуации и т.д.).

Во-вторых, большинство участников будут говорить под воздействием "эффекта фасада" совсем не то, что они сказали бы в другой обстановке, т.е. желание произвести впечатление на других экспертов будет существенно "подсвечивать" их высказывания.

Задача дискуссии - коллективно, с разных точек зрения, под разными углами исследовать спорные гипотезы предметной области. Обычно эмпирические области богаты таким дискуссионным материалом. Для остроты на круглый стол приглашают представителей разных научных направлений и разных поколений, это также уменьшает опасность получения односторонних знаний.

Несколько практических советов по процедурным вопросам круглого стола перед началом дискуссии ведущему следует:

По ходу дискуссии проследить, чтобы слишком эмоциональные и разговорчивые эксперты не подменили тему и критика позиций друг друга была обоснованной.

Мозговой штурм или мозговая атака - один из наиболее распространенных методов раскрепощения и активизации творческого мышления. Впервые этот метод был использован в США как способ получения новых идей в условиях запрещения критики. Замечено, что боязнь критики мешает творческому мышлению, поэтому основная идея штурма - это отделение процедуры генерирования идей в замкнутой группе специалистов от процесса анализа и оценки высказанных идей.

Как правило, штурм длится около 40 мин. Участникам (до 10 человек) предлагается высказывать любые идеи (шутливые, фантастические, ошибочные) на заданную тему (критика запрещена). Обычно высказывается более 50 идей. Регламент до двух минут на выступление. Самый интересный момент штурма - это наступление пика (ажиотажа), когда идеи начинают "фонтанировать",т.е. происходит непроизвольная (бессознательная) генерация гипотез участниками. При последующем анализе всего лишь 10 - 15% идей оказываются разумными, но среди них бывают весьма оригинальные. Оценивает результаты обычно группа экспертов, не участвовавшая в генерации.

Ведущий мозгового штурма - инженер по знаниям - должен свободно владеть аудиторией, подобрать активную группу экспертов - "генераторов", не зажимать плохие идеи - они могут служить катализатором хороших. Искусство ведущего - это искусство задавать вопросы аудитории, "подогревая" генерацию. Вопросы служат "крючком"[ 19 ], которым извлекаются идеи. Вопросы также могут останавливать многословных экспертов и служить способом развития идей других.

Основной девиз штурма - "чем больше идей, тем лучше". Фиксация сеанса - традиционная (протокол или магнитофон).

ЭКСПЕРТНЫЕ ИГРЫ

Общие сведения
Игрой называют такой вид деятельности, который отражает (воссоздает) другие ее виды [7]. Понятие экспертной игры, или игры с экспертами, в целях извлечения знаний восходит к трем источникам - это понятие деловой игры, широко используемое при подготовке специалистов и моделировании, и понятие диагностической игры, введенной в [ 1 ], а также компьютерные игры, все чаще применяемые в обучении [ 11 ].

Под деловой игрой чаще всего понимают эксперимент, где участникам предлагается производственная ситуация, а они на основе своего жизненного опыта, общих и специальных знаний и представлений принимают решения. Решения анализируются, и вскрываются закономерности мышления участников эксперимента. Именно эта анализирующая часть деловой игры полезна для получения знаний. И если участниками такой игры становятся эксперты, то игра из деловой превращается в экспертную. Из трех основных типов деловых игр (учебных, планово-производственных и исследовательских) к экспертным ближе всего исследовательские, которые используются для анализа систем, проверки правил принятия решений.

Диагностическая игра - это та же деловая игра, но применяемая конкретно для диагностики методов принятия решения в медицине (диагностика методов диагностики). Эти игры возникли при исследовании способов передачи опыта от квалифицированных врачей новичкам. В нашем понимании диагностическая игра - это игра, безусловно, экспертная без всяких оговорок, только с жестко закрепленной предметной областью - медициной.

В соответствии с введенной классификацией разделим экспертные игры на:

Кроме того (рис. 17.12), продолжим и разовьем эту классификацию, введя другие критерии:

Плодотворность моделирования реальных ситуаций в играх подтверждается сегодня практически во всех областях науки и техники. Они развивают логическое мышление, способности быстро принимать решения, вызывают интерес у экспертов.

Индивидуальные игры с экспертом

В этом случае с экспертом играет инженер по знаниям, который берет на себя какую-нибудь роль в моделируемой ситуации. Например, игра "Учитель и ученик", в которой инженер по знаниям берет на себя роль ученика и на глазах эксперта выполняет его работу, а эксперт поправляет ошибки "ученика". Эта игра - удобный способ разговорить застенчивого эксперта.

В другой игре (описана в [ 1 ]) инженер по знаниям берет на себя роль врача, который хорошо знает больного, а эксперт - роль консультанта. Консультант задает вопросы, делает прогноз о целесообразности применения того или иного вида лечения. Такая игра "двух врачей" позволила, например, выявить, что эксперту понадобилось всего 30 вопросов для успешного прогноза, в то время как первоначальный вопросник, составленный медиками для этой же цели, содержал 170.

Основные советы инженеру по знаниям по проведению индивидуальных игр:

Рис.17.12. Классификация экспертных игр

Ролевые игры в группе

Групповые игры предусматривают участие в игре нескольких экспертов. К такой игре обычно заранее составляется сценарий, распределяются роли, к каждой роли готовится портрет-описание и разрабатывается система оценивания игроков.

Существует несколько способов проведения ролевых игр. В одних играх игроки придумывают себе новые имена и играют под ними; в других - игроки переходят на "ты"; в третьих роли выбирают игроки, в четвертых роли вытягивают по жребию. Роль - это комплекс образцов поведения. Роль связана с другими ролями. "Короля играет свита". Поскольку в нашем случае режиссером и сценаристом является инженер по знаниям, то ему и предоставляется полная свобода в выборе формы проведения игры.

Создание игровой обстановки потребует немало фантазии и творческой выдумки от инженера по знаниям. Ролевая игра, как правило, требует некоторых простейших заготовок (например, табличек "Директор", "Бухгалтерия", "Плановый отдел", специально напечатанных инструкций с правилами игры). Но главное, конечно, чтобы эксперты в игре действительно "заиграли", раскрепостились и "раскрыли свои карты".

Игры с тренажерами

Игры с тренажерами в значительной степени ближе не к играм, а к имитационным упражнениям в ситуации, приближенной к действительности.

Наличие тренажера позволяет воссоздать почти производственную ситуацию и понаблюдать за экспертом. Тренажеры широко применяют для обучения (например, летчиков или операторов атомных станций). Очевидно, что применение тренажеров для извлечения знаний позволит зафиксировать фрагменты "летучих" знаний, возникающих во время и на месте реальных ситуаций и выпадающих из памяти при выходе за пределы ситуации.

Компьютерные экспертные игры

Идея использовать компьютеры в деловых играх известна давно. Но только когда компьютерные игры взяли в плен практически всех пользователей персональных ЭВМ от мала до велика, стала очевидной особая притягательность игр такого рода. Компьютерные игры обычно разделяют на [ 12 ]:

Очевидно, что экспертные игры должны сочетать элементы перечисленных выше классов.

Одна из первых отечественных экспертных компьютерных игр описана в [ 5 ]. Основной принцип игры "Зоосад" состоит в создании игровой ситуации при организации диалога с экспертом. При этом задача извлечения знаний маскируется нацеленностью на решение чисто игровой задачи: необходимо определить содержимое "черного ящика", в котором находится некое животное, при этом надо набрать наибольшее количество очков, не истратив выделенного ресурса денег. В ходе игры эксперт делает ставки на различные гипотезы, указывая при этом, какими признаками обладает то или иное животное. После каждого ответа он получает необходимую информацию о своих результатах. По ходу игры невидимо для эксперта формируются правила, отражающие знания эксперта на основании сделанных им ходов. В данной игре - это знания о том, какими признаками обладают те или иные живот­ные. Таким образом выявляется алфавит значимых признаков для диагностики и классификации животных.

ТЕКСТОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Группа текстологических методов объединяет методы извлечения знаний, основанные на изучении специальных текстов из учебников, монографий, статей, методик и других носителей профессиональных знаний.

Задачу извлечения знаний из текстов можно сформулировать как задачу понимания и выделения смысла текста. Сам текст на естественном языке является лишь проводником смысла, а замысел и знания автора лежат во вторичной структуре (смысловой структуре или макроструктуре текста), настраиваемой над естественным текстом [ 3 ].

При этом можно выделить две такие смысловые структуры: M1 смысл, который пытался заложить автор, это его модель мира, и М2 смысл, который постигает читатель, в данном случае инженер по знаниям (рис. 17.13) в процессе интерпретации I. При этом Т - это словесное одеяние М1, т.е. результат вербализации V.

Сложность процесса заключается в принципиальной невозможности совпадения знаний, образующих М1 и M2, из-за того, что М1 образуется за счет совокупности представлений, потребностей, интересов и опыта автора, лишь малая часть которых находит отражение в тексте Т. Соответственно и М2 образуется в процессе интерпретации текста Т за счет привлечения всей совокупности научного и человеческого багажа читателя.

Рис. 17.13. Извлечение знаний из текстов

Встает задача выяснить, за счет чего можно достичь максимальной адекватности М1 и М2, помня о том, что понимание всегда относительно. Рассмотрим подробнее, какие источники питают модель М1 и создают текст Т. В [ 17 ] указаны два компонента любого научного текста. Это первичный материал наблюдений и система научных понятий в момент создания текста. В дополнение к этому, на наш взгляд, помимо объективных данных экспериментов и наблюдений, в тексте обязательно присутствуют субъективные взгляды автора, результат его личного опыта, а также некоторые "общие места", или "вода". Кроме того, любой научный текст содержит заимствования из других источников (статей, монографий) и.т.д.

При извлечении знаний аналитику, интерпретирующему текст, приходится решать задачу декомпозиции этого текста на перечисленные выше компоненты для выделения истинно значимых для реализации базы знаний фрагментов. Сложность интерпретации научных и специальных текстов заключается еще и в том, что любой текст приобретает смысл только в контексте, где под контекстом понимается окружение, в которое "погружен" текст.

Основными моментами понимания текста являются (частично из [ 17 ] ):

Следует отметить наличие как дедуктивной (от целого к частям), так и индуктивной (от частей к целому) составляющей процесса понимания.

Центральными моментами процесса I являются шаги формирования смысловой структуры или выделения "опорных", или ключевых, слов, а также заключительное охватывание "смысловых вех" в единую семантическую структуру. В качестве ключевого слова может служить любая часть речи (существительное, прилагательное, глагол и т.д.) или их сочетание. Существует гипотеза лингвостатистики о том, что наиболее употребляемые слова являются наиболее важными с точки зрения содержания текста, т.е. отражают его тематическую структуру.

Подготовкой к прочтению специальных текстов является выбор совместно с экспертами некоторого "базового" списка литературы, который постепенно введет аналитика в предметную область. В этом списке могут быть учебники для начинающих, главы и фрагменты из монографий, популярные издания. Только после ознакомления с "базовым" списком целесообразно приступать к чтению специальных текстов.

Наиболее простым методом является анализ учебников, в которых логика изложения обычно соответствует логике предмета, и поэтому макроструктура такого текста будет, наверное, более значима, чем структура текста какой-нибудь специальной статьи. Анализ методик затруднен как раз сжатостью изложения и практическим отсутствием комментариев, т.е. фоновых знаний, облегчающих понимание для неспециалистов. Поэтому можно рекомендовать для практической работы комбинацию перечисленных методов.

В заключение предложим одну из возможных практических методик анализа текстов с целью извлечения и структурирования знаний.