Классификация методов извлечения знаний

Рассмотрим, разработанную Т.А. Гавриловой и К.Р. Червинской, классификацию методов извлечения знаний, в которой используются наиболее употребительные термины, что позволит инженерам по знаниям в зависимости от конкретной задачи и ситуации выбрать подходящий метод.

Методы извлечения знаний:

–коммуникативные:

· пассивные

Þ наблюдение;

Þ протокол "мыслей вслух";

Þ лекции;

· активные

Þ групповые:

· мозговой штурм;

· круглый стол;

· ролевые игры;

Þ индивидуальные:

· анкетирование;

· интервью;

· диалог;

· экспертные игры;

– текстологические:

· анализ учебников;

· анализ специальной литературы;

· анализ документов.

Из предложенной схемы классификации видно, что основной принцип деления связан с источником знаний. Коммуникативные методы охватывают все виды контактов с живым источником знаний - экспертом, а текстологические касаются методов извлечения знаний из документов (методик, пособий, руководств) и специальной литературы (статей, монографий, учебников)

Разделение этих групп методов на верхнем уровне классификации не означает их антагонистичности, обычно инженер по знаниям комбинирует различные методы, например, сначала изучает литературу, затем беседует с экспертами, или наоборот.

В свою очередь, коммуникативные методы можно также разделить на две группы: активные и пассивные. Пассивные методы подразумевают, что ведущая роль в процедуре извлечения как бы передается эксперту, а инженер по знаниям только протоколирует рассуждения эксперта во время его реальной работы по принятию решений или записывает то, что эксперт считает нужным самостоятельно рассказать в форме лекции. В активных методах, напротив, инициатива полностью в руках инженера по знаниям, который активно контактирует с экспертом различными способами - в играх, диалогах, беседах за «круглым столом» и т. д.

Хотелось еще раз подчеркнуть, что и активные и пассивные методы могут чередоваться даже в рамках одного сеанса извлечения знаний. Например, если инженер по знаниям застенчив и не имеет большого опыта, то вначале он может использовать пассивные методы, а постепенно, ближе знакомясь с экспертом, захватывать инициативу и переходить в «наступление».

Пассивные методы на первый взгляд достаточно просты, но на самом деле требуют от инженера по знаниям умения четко анализировать «поток создания» эксперта и выявлять в нем значимые фрагменты знаний. Отсутствие обратной связи (пассивность инженера по знаниям) значительно ослабляет эффективность этих методов, чем и объясняется их обычно вспомогательная роль при активных методах.

Активные методы можно разделить на две группы в зависимости от числа экспертов, отдающих свои знания. Если их число больше одного, то целесообразно помимо серии индивидуальных контактов с каждым применять и методы групповых обсуждений предметной области. Такие групповые методы обычно активизируют мышление участников дискуссий и позволяют выявлять весьма нетривиальные аспекты их знаний. В свою очередь, индивидуальные методы на сегодняшний день остаются ведущими, поскольку столь деликатная процедура, как «объем знаний», не терпит лишних свидетелей.

Отдельно следует сказать об играх. Игровые методы сейчас широко используются в социологии, экономике, менеджменте, педагогике для подготовки руководителей, учителей, врачей и других специалистов. Игра - это особая форма деятельности и творчества, где человек раскрепощается и чувствует себя намного свободнее, чем в обычной трудовой деятельности.

На выбор метода влияют три фактора: личностные особенности инженера по знаниям, эксперта и характеристика предметной области.

Одна из возможных классификаций людей по психологическим характеристикам делит всех на три типа:

· мыслитель (познавательный тип),

· собеседник (эмоционально-коммуникативный тип),

· практик (практический тип).

Мыслители ориентированы на интеллектуальную работу, учебу, теоретические обобщения и обладают такими характеристиками когнитивного стиля, как поленезависимость и рефлексивность. Собеседники - это общительные, открытые люди, готовые к сотрудничеству. Практики предпочитают действие разговорам, хорошо реализуют замыслы других, направлены на результативность работы.

Для характеристики предметных областей можно предложить следующую классификацию:

хорошо документированные;

средне документированные;

слабо документированные.

Эта классификация связана с соотношением двух видов знаний Z₁ и Z₂, где Z₁ - это экспертное «личное» знание, a Z₂ - материализованное в книгах «общее» знание в данной конкретной области. Если представить знания

Z_по предметной области как объединение Z₁ и Z₂, т. е. Z_по = Z₁ U Z₂, то

хорошо документированные -

средне документированные -

слабо документированные -

Кроме этого, предметные области можно разделить по критерию структурированности знаний. Под структурированностью будем понимать степень теоретического осмысления и выявленности основных закономерностей и принципов, действующих в данной предметной области. И хотя ЭС традиционно применяются в слабо структурированных предметных областях, сейчас наблюдается тенденция расширения сферы внедрения экспертных систем.

По степени структурированности знаний предметные области могут быть:

хорошо структурированными - с четкой аксиоматизацией, широким применением математического аппарата, устоявшейся терминологией;

средне структурированными - с определившейся терминологией, развивающейся теорией, явными взаимосвязями между явлениями;

слабо структурированными - с размытыми определениями, богатой эмпирикой, скрытыми взаимосвязями, с большим количеством «белых пятен».

Введенные в данном разделе классификации методов к предметных областей помогут инженеру по знаниям, четко определив свою предметную область, соотнести ее с предложенными, типами и наметить подходящий метод или группу методов извлечения знаний. Однако, скорее всего, реальная работа полностью зачеркнет его выбор, и окажется, что его хорошо документированная область является слабо документированной, а метод наблюдений надо срочно заменять играми! Такова жизнь.

Пассивные методы

Название «пассивные» не должно вызывать иллюзий, поскольку этот термин введен как противовес к «активным» методам. В реальности же пассивные методы требуют от инженера по знаниям не меньшей отдачи, чем такие активные методы, как игры и диалог.

Согласно приведённой классификации к этой группе относятся:

· наблюдения;

· анализ протоколов «мыслей вслух»;

· лекции.

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. Именно метод наблюдений является единственно «чистым» методом, исключающим вмешательство инженера по знаниям и навязывание им каких-то своих структур представлений.

Существуют две основные разновидности проведения наблюдений:

· наблюдение за реальным процессом;

· наблюдение за имитацией процесса.

Обычно используются обе разновидности. Сначала инженеру по знаниям полезно наблюдать за реальным процессом, чтобы глубже понять предметную область и отметить все внешние особенности процесса принятия решения. Это необходимо для проектирования эффективного интерфейса пользователя. Ведь будущая ЭС должна работать именно в контексте такого реального производственного процесса. Кроме того, только наблюдение позво­лит аналитику увидеть предметную область, а, как известно, «лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать».

Наблюдение за имитацией процесса проводят обычно также за рабочим местом эксперта, но сам процесс деятельности запускается специально для аналитика. Преимущество этой разновидности в том, что эксперт менее напряжен, чем в первом варианте, когда он работает на «два фронта» - и ведет профессиональную деятельность, и демонстрирует ее. Недостаток совпадает с преимуществом - именно меньшая напряженность эксперта может по­влиять на результат - раз работа ненастоящая, то и решение может отличаться от настоящего.

Наблюдения за имитацией проводят также и в тех случаях, когда наблюдения за реальным процессом по каким-либо причинам невозможны (например, профессиональная этика врача - психиатра может не допускать присутствия постороннего на приеме).

Сеансы наблюдений могут потребовать от инженера по знаниям:

· овладения техникой стенографии для фиксации действий эксперта в реальном масштабе времени,

· ознакомления с методиками хронометрирования для четкого структурирования производственного процесса по времени

· развития навыков «чтения по глазам», т. е. наблюдательности к жестам, мимике и другим невербальным компонентам общения;

· серьезного предварительного знакомства с предметной областью, так как из-за отсутствия «обратной связи» иногда многое непонятно в действиях экспертов.

Протоколы наблюдений после сеансов в ходе домашней работы тщательно расшифровываются, а затем обсуждаются с экспертом. Таким образом, наблюдения - один из наиболее распространенных методов извлечения знаний на начальных этапах разработки. Обычно он применяется не самостоятельно, а в совокупности с другими методами.

2.1.2.2. 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 рассуждений эксперта все его слова, весь «поток сознания» протоколируется инженером по знаниям, при этом полезно отмечать даже паузы и междометия. Иногда этот метод называют «вербальные отчеты».

Вопрос об использовании для этой цели магнитофонов и диктофонов является дискуссионным, поскольку магнитофон иногда отрицательно действует на эксперта, разрушая атмосферу доверия, 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 того факта, что люди не всегда в состоянии достоверно описывать 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 знает». Однако существуют люди, склонные к рефлексии, для которых эта работа является вполне доступной. Следовательно, такая характеристика когнитивного стиля, как рефлексивность, является для эксперта более чем желательной.

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, никто ему не мешает, он как бы свободно парит в потоке собственных умозаключений и рассуждений. Он может здесь блеснуть эрудицией, продемонстрировать глубину своих познаний. Для большого числа экспертов это самый приятный и лестный способ извлечения знаний.

От инженера по знаниям метод «мысли вслух» требует тех же умений, что и метод наблюдений. Обычно «мысли вслух» дополняются потом одним из активных методов для реализации обратной связи между интерпретацией инженера по знаниям и представлениями эксперта.

Лекции

Лекция является самым старым способом передачи знаний. Лекторское искусство издревле очень высоко ценилось во всех областях науки и культуры. Но нас сейчас интересует не столько способность к подготовке и чтению лекций, сколько способность эту лекцию слушать, конспектировать и усваивать. Уже говорилось, что чаще всего экспертов не выбирают, и поэтому учить эксперта чтению лекции инженер по знаниям не сможет. Но если эксперт имеет опыт преподавателя (например, профессор клиники или опытный руководитель производства), то можно воспользоваться таким концентрированным фрагментом знаний, как лекция.

В лекции эксперту также предоставлено много степеней свободы для самовыражения; при этом необходимо сформулировать, эксперту тему и задачу лекции. Например, тема цикла лекций "Постановка диагноза - воспаление легких", тема конкретной лекции «Рассуждения по анализу рентгенограмм», задача - научить слушателей по перечисленным экспертом признакам ставить диагноз воспаления легких и делать прогноз. При такой постановке опытный лектор может заранее структурировать свои знания и ход рассуждений. От инженера по знаниям в этой ситуации требуется лишь грамотно законспектировать лекцию и в конце задать необходимые вопросы.

Со студенческих лет все мы знаем, что конспекты лекций одного и того же лектора у разных студентов существенно отличаются. Списать конспект лекций просят, как правило, у одного - двух студентов из группы. Люди, умело ведущие конспект, обычно сильные студенты. Обратное не верно. В чем же заключается искусство ведения конспекта? В «помехоустойчивости». Записывать главное, опускать второстепенное, выделять фрагменты знаний (разделы, подразделы), записывать только осмысленные предложения, уметь обобщать.

Хороший вопрос по ходу лекции помогает и лектору, и слушателю. Серьезные и глубокие вопросы могут существенно поднять авторитет инженера по знаниям в глазах эксперта. Опытный лектор знает, что все вопросы можно условно разбить на три группы:

1) умные вопросы, углубляющие лекцию;

2) глупые вопросы или вопросы не по существу;

3) вопросы «на засыпку», или провокационные.

Если инженер по знаниям задает вопросы второго типа, то возможны две реакции. Вежливый эксперт будет разговаривать таким аналитиком как с ребенком, который сейчас не понимает и все равно ничего уже не поймет. Заносчивый эксперт просто выйдет из контакта, не желая терять время; Если же инженер по знаниям захочет продемонстрировать свою эрудицию вопросами третьего типа, то ничего, кроме раздражения и отчуждения, он, по-видимому, в ответ не получит.

Продолжительность лекцией рекомендуется стандартная - от 40 до 50 минут и через 5-10 минут - еще столько же. Курс обычно включает 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:

1. К лекции подготовьтесь, т. е. познакомьтесь с предметной областью.

2. Слушайте с максимальным вниманием, для этого: устраните мешающие факторы (скрип двери, шорохи и т. д.); удобно устройтесь, поменьше двигайтесь.

3. Учитесь отдыхать во время слушания (например, когда лектор приводит цифры, которые можно взять из справочника).

4. Слушайте одновременно и лектора, и самого себя (параллельно с мыслями лектора по ассоциации возникают собственные мысли).

5. Слушайте и одновременно записывайте, но записывайте текст сокращенно, используя условные значки (для этого вовсе не следует непременно быть стенографом, достаточно только установить для себя ряд условных значков и ими неизменно пользоваться).

6. Расшифруйте записи лекции в тот же день.

7. Не спорьте с лектором в процессе слушания.

8. Рационально используйте перерывы в лекции для подытоживания прослушанного.

Сравнительные характеристики пассивных методов извлечения знаний представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1