Восстановление данных

Знания - важнейший информационный ресурс. Как отмечалось ранее, при автоматизации информационного процесса используются две системы знаний - собственные знания в профессиональной области ИТ-специалиста и знания о той предметной области (производстве), для которой выполняется автоматизация информационного процесса.

Будем различать первичные и вторичные знания.

Первичные знанияоснованы на данных, полученных эмпирическим путем, и являются результатом мыслительной деятельности человека, направленной на обобщение его опыта. В результате подобной деятельности на основе наблюдений человеком (говорят – наблюдателем) выявляются понятия, характеризующие источник информации, их свойства, взаимоотношения, а также закономерности поведения источника, что позволяет построить его модель. Полученное таким образом знание часто называют эмпирическим, подчеркивая тем самым его происхождение – наблюдение за действительностью. Для формирования эмпирического знания у наблюдателя «включается» следующая последовательность «слоев естественного интеллекта» [34]: сенсорика[5] + моторика + безусловные и условные рефлексы + врожденные программы (инстинкты) + мышление = знание (модель). Первые четыре составляющие относятся к формированию данных как начальной фазы знаний, а пятая (мышление) – собственно к формированию знаний.

Вторичные знанияформируются не в результате наблюдений, а в ходе извлечения знаний от экспертов. Этот процесс подробно рассмотрен в разделах 3.2 и 3.3.

В целом структура приобретения первичных знаний представляется последовательностью этапов:

1) описание и обобщение фактов;

2) установление связей и закономерностей. Этот процесс моделируется исследователями с помощью двух популярных теории мышления – логической и ассоциативной. Логическая теория применяет следующие операции над фактами, полученными на предыдущем шаге: определение, сравнение и различение, анализ, абстрагирование, обобщение, классификация, категоризация, образование суждений, умозаключение, составление силлогизмов. Теория ассоциаций представляет мышление как цепочку идей, связанных общими понятиями. Основными операциями этой теории являются: ассоциации, приобретенные на основе различных связей; припоминание прошлого опыта, пробы и ошибки со случайными успехами; привычные (автоматические) реакции и пр.;

3) построение идеализированной модели. Для построения модели, отражающей представление человека о предметной области, необходим специализированный язык, с помощью которого можно описывать и конструировать те идеализированные модели мира, которые возникают в процессе мышления. Язык этот создается постепенно с помощью категориального аппарата, принятого в соответствующей предметной области, а также формально-знаковых средств математики и логики;

4) объяснение и предсказание поведения предметной области. Этот этап является одновременно критерием истинности полученного знания. Если выявленная система знаний полна и объективна, то на ее основании можно делать прогнозы и объяснять любые явления из данной предметной области.

Очевидно, результат мыслительной деятельности зависит от объема знаний, которыми обладает наблюдатель на момент формирования новых знаний. Это согласуется с такой семантической мерой информации, как полезность, связанной с тезаурусом наблюдателя [30]. С учетом этого замечания, а также с учетом схемы формирования данных, рассмотренной ранее, формирование первичных знаний обобщенно можно представить рисунком 3.1.

Рисунок 3.1 - Обобщенная схема формирования эмпирических знаний

Качество эмпирического знания определяется следующими критериями: внутренней согласованностью, системностью, объективностью, историзмом.

Основными характеристиками эмпирического знания в соответствии с критерием внутренней согласованностиявляются:

1) многоукладность -означает возможность существования знания в различных категориях, т.е. в конструкциях существования и долженствования, когда часть закономерностей возможна, другая обязательна и т.д.;

2) возможная противоречивость– естественное следствие из основных законов диалектики. Эти противоречия служат чаще всего отправной точкой в рассуждениях экспертов с целью получения нового знания;

3) неполнота -связана с объективной невозможностью полного описания предметной области. Задача эксперта - ввести ряд ограничений и допущений, упрощающих проблему.

Многоукладной является, например, следующая закономерность: «любой студент с задолженностью по окончании сессии отчисляется». Она кажется обязательной. Однако предъявление оправдательных документов позволяет студентам-задолжникам продлить сессию, что делает приведенное утверждение только возможным. Многоукладность знания нашла свое отражение в таком разделе математики как нечеткая логика.

Продолжая данный пример, можно говорить о противоречивости знаний двух экспертов: опыт одного свидетельствует об обязательности отчисления студента в случае задолженности, а опыт другого говорит об обратном. Подобное противоречие является причиной появления нового знания у второго эксперта: отчисление необязательно. Очевидна при этом первичная неполнота знания второго эксперта, вызванная, скорее всего, недостатком опыта.

Системностьпредполагает системно-структурный подход к познанию, когда любой объект, явление или процесс предметной области рассматривается одновременно как единое целое и как система отдельных взаимосвязанных элементов.

Примером системности является приведенное в начале данного учебного пособия понятие производства как единого целого (рисунок 1.1), что позволило описать его внешние связи. Затем (рисунки 1.2 и 1.3) в производстве были выделены составляющие его элементы и указаны связи между ними. Такая различная детализация объясняется необходимостью и достаточность объема описаний в том или ином случае.

Объективностьопределяется тем, что процесс познания глубоко субъективен, т.е. он существенно зависит от особенностей самого наблюдателя. Субъективность начинается уже с описания фактов и увеличивается по мере углубления идеализации объекта. Она связана с подготовкой наблюдателя (его тезаурусом), а также с его личной мотивацией. Более корректно говорить о глубине понимания, чем об объективности знания. Понимание – это сотворчество, процесс истолкования объекта с точки зрения субъекта.

Примером объективности знания является полезность как семантическая мера информации. В самом деле, в зависимости от тезауруса наблюдателя многое в окружающей его действительности остается скрытым только из-за его недостаточной подготовленности к познанию.

Критерий историзмасвязан с развитием. Все процессы, происходящие в предметной области, следует рассматривать с учетом временных изменений – как связь с прошлым, так и связь с будущим.

Очень полезно в этой связи при изучении той или иной дисциплины в вузе включать вопросы истории предмета, что часто регламентируется образовательным стандартом: следуя диалектическому принципу развития по спирали, можно ожидать, что некоторые технологические или теоретические идеи из прошлого, которые на момент их появления казались абсурдными, найдут свое применение в будущем. Так произошло, например, с идеями освоения космоса, предложенными в первой половине 20-го века Э.К. Циолковским, или с кибернетическими принципами использования природных «изобретений» для проектирования технических систем, которые были изложены Норбертом Винером.