Нові тенденції і прикладні аспекти інженерії знань

Психосемантика

1.1 Семантичні простори і психологічне градуювання

Психосемантика досліджує структури свідомості через моделювання індивідуальної системи знань [1] і виявлення тих категоріальних структур свідомості, які можуть не усвідомлюватися.

Основним методом експериментальної психосемантики є метод реконструкції суб’єктивних семантичних просторів. Тут психосемантика тісно сплітається з психолінгвістикою і лінгвістичною семантикою – з методологією виявлення значень слів, лексикографією, «відмінковою граматикою» і структурними дослідженнями [2]. Проте лінгвістичні методи в основному направлені на аналіз текстів, відчужених від суб’єкта, від його мотивів і задумів.

Психолінгвістичні методи звертаються безпосередньо до випробовуваного. Більшість з них пов’язана з різними формами суб’єктивного градуювання. Перед випробовуваним ставиться завдання оцінити «схожість знань» за допомогою деякої градуйованої шкали, наприклад від 0 до 5 або від 0 до 9. В цьому випадку дослідник отримує в руки чисельно представлені стандартизовані дані що легко піддаються статистичній обробці.

Психосемантика, як один з молодих напрямів сучасної психології [3], відразу була оцінена фахівцями в області штучного інтелекту як перспективний інструмент, що дозволяє реконструювати семантичний простір пам’яті як психологічну модель глибинної структури знань експерта. Вже перші додатки психосемантики в штучному інтелекті в середині 80-х років минулого століття дозволили отримати достатньо наочні результати. У психології семантичні простори виступають як модель категоріальної структури індивідуальної свідомості. При концептуальному аналізі знань структуру семантичного простору експерта можна вважати основою для формування поля знань. При цьому окремі параметри семантичного простору відповідають різним компонентам поля (розмірність простору співвідноситься зі складністю поля, виділені понятійні структури з метапоняттями, змістовні зв’язки між поняттями-стимулами – це суть відношення тощо).

Найлегше познайомитися з експериментальною психосемантикою на прикладі, пов’язаному з виявленням структури і розмірності семантичного простору знань з деякої предметної області [3].

В основі побудови семантичних просторів, як правило, лежить статистична процедура (наприклад, факторний аналіз [4], багатомірне градуювання [5] або кластерний аналіз [6]), що дозволяє групувати ряд окремих ознак опису в більш місткі категорії-чинники. Кажучи на мові поля знань, це – побудова концептів вищого рівня абстракції. При геометричній інтерпретації семантичного простору значення окремої ознаки відображається як крапка або вектор із заданими координатами усередині n -мірного простору, координатами якого виступають виділені чинники. Побудова семантичного простору, таким чином, включає перехід до опису предметної області на більш високому рівні абстракції, тобто перехід від мови, що містить великий алфавіт ознак опису, до більш місткої мови концептуалізації, що містить менше число концептів і виступає своєрідною метамовою по відношенню до першої.

Залежно від досвіду і професійної компетентності тих, кого випробовують, розмірність простору і розташування в ній первинних понять може істотно варіюватися. Ця особливість семантичних просторів може бути використана на стадії контролю в процесах навчання, при тестуванні експериментів і користувачів.

На підставі отримуваних методами психосемантики моделей можна проводити контроль знань. При аналізі індивідуальних семантичних просторів виявляються питання, які не засвоєні і не уклалися в систему. Контроль структури знань проводиться на основі зіставлення семантичних просторів хороших фахівців і новачків (студентів, слухачів, молодих фахівців). Ступінь узгодженості семантичних просторів (їх розмірності, ознаки і конфігурації понять) визначатиме рівень знань новачка.

Проте тут необхідно врахувати, що семантичні простори двох кваліфікованих фахівців можуть бути різними, оскільки містять індивідуальні відмінності сприйняття, що відображають досвід і характер діяльності людини. Тому не завжди можна формально порівняти семантичні простори експерта і новачка, слід заздалегідь вивчити семантичні простори декількох фахівців, а потім вже проводити порівняння.

У роботі Кука й Макдональда [7] описаний подібний експеримент. Були отримані когнітивні структури знань досвідченого пілота-винищувача і пілота-новачка, з використанням двох методів: багатовимірного градуювання (алгоритм MDS – Alscal ) і мережевого градуювання із зваженими зв’язками (алгоритм Pathfinder ). Обидва алгоритми засновано на використанні оцінок психологічної близькості. Досвідчений пілот і пілот-новачок оцінювали всі можливі парні поєднання 30 пов’язаних з польотом понять, приписуючи числа від 0 до 9 кожній парі, де «нулем» позначали найслабший ступінь зв’язку між поняттями, а «дев’яткою» – найсильніший. Ці оцінки потім оброблялися із застосуванням обох алгоритмів градуювання.

Відповідно до алгоритмів MDS кожен концепт, що виражає деяке поняття, поміщається в k -вимірний простір таким чином, що відстань між точками відображає психологічну близькість відповідних концептів.

Алгоритм Pathfinder будує семантичну мережу. Дуги можуть бути або орієнтованими (несиметричне відношення), або неорієнтованими (симетричне відношення). Обидва методи забезпечують стиснення великих об’ємів даних (у формі попарних оцінок) до ме