004. 89, 81. 33 Когнитивная интероперабельность экспертной деятельности и ее приложение в геоинформатике

Главная страница
Контакты

    Главная страница


004. 89, 81. 33 Когнитивная интероперабельность экспертной деятельности и ее приложение в геоинформатике

Скачать 154,76 Kb.


Дата10.09.2017
Размер154,76 Kb.

Скачать 154,76 Kb.

УДК 004.81, 004.89, 81.33

КОГНИТИВНАЯ ИНТЕРОПЕРАБЕЛЬНОСТЬ
ЭКСПЕРТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЕЕ ПРИЛОЖЕНИЕ В ГЕОИНФОРМАТИКЕ

С.К. Дулин (s.dulin@ccas.ru)

Институт проблем информатики РАН, Москва

Н.Г. Дулина (ngdulina@mail.ru)

Вычислительный центр им. А. А. Дородницына РАН, Москва

О.С. Кожунова (kozhunovka@mail.ru)

Институт проблем информатики РАН, Москва

В настоящей статье рассмотрен подход к разработке лингвистических методов и моделей обеспечения когнитивной интероперабельности экспертной информационно-аналитической деятельности для моделирования человеческого восприятия и взаимодействия. Предложен междисциплинарный подход к обеспечению когнитивной интероперабельности экспертной деятельности и одна из возможных сфер его применения.



Введение

Вопрос когнитивного моделирования, в том числе в лингвистике, возник в1970-х годах и с тех пор становится все более востребованным в мировой практике. Так, Роберт Аксельрод [Axelrod, 1976] в 1976 году предложил понятие когнитивных карт для применения их в различных проблемно-ориентированных областях, в частности социально-значимыx. Джордж Лакофф [Lakoff, 1987] в середине 1980-х годов рассматривал когнитивные аспекты усвоения информации человеком, в особенности в том, что касается категоризации понятий (когнитивно-лингвистическое моделирование человеческого восприятия). Все эти направления актуальны и сегодня. Лингвистические исследования [Croft, 2004] приняли явную когнитивную направленность в силу необходимости учета особенностей усвоения человеком информации и механизмов извлечения понятий, установления связей между ними и выстраивания систем классификаций.

В России когнитивные исследования также проводятся активно и применительно к различным предметным областям. Особенную значимость приобретают когнитивные исследования и в лингвистике [А.Е. Кибрик, 2008; Паршин, 1996; Касевич, 1998]. В ряде областей результаты таких исследований содержат явную инновационную составляющую и вместе с тем являются наиболее ожидаемыми. Одной из таких областей является геоинформатика, о приложениях в которой предлагаемого когнитивного подхода будет рассказано в п. 3.
1. Когнитивное пространство

Сегодня в когнитивной лингвистике появляются важные понятия, применимые и в других предметных областях, в том числе и понятие когнитивного пространства [Алферов, 2007; Гуревич, 2009]. Согласно Гуревич Л.С., когнитивное пространство представляет собой операциональную самопорождающую(ся) и саморегулирующую(ся) систему, в которой формируется, развивается и трансформируется человеческий коммуникативный опыт [Гуревич, 2009].

В настоящей работе предлагается применить понятие когнитивного пространства в интересах обеспечения когнитивной интероперабельности экспертной деятельности (в частности, в геоинформационной среде). Понятие когнитивного пространства позволяет учесть многофакторность взаимодействия экспертов и осуществления ими экспертной деятельности, в частности, при несогласованных терминосистемах или отсутствии дефиниций критических понятий. Кроме того, при вышеуказанных взаимодействиях ключевым становится понятие когнитивной интероперабельности1,2, введенное Buddenberg в 2006 году [Зацман, 2009]; [Buddenberg, 2006]. Оно дополняет понятие когнитивного пространства аспектом ситуационного реагирования и акцентированием способности экспертов к поиску согласованных образов информации, которой они оперируют в ходе своей деятельности.

Предлагаемый подход к обеспечению когнитивной интероперабельности экспертной деятельности подразумевает использование методов прикладной лингвистики, когнитивной психологии и искусственного интеллекта.

В рамках данного подхода предполагается:


  • Разработка лингвистических методов и моделей обеспечения когнитивной интероперабельности экспертной информационно-аналитической деятельности на основе геоинформационных описаний.

  • Формирование корпуса параллельных тематических текстов различных предметных областей на нескольких языках. Параллельные многоязычные корпуса в данном случае предназначены для накопления эмпирических данных по проблематике предметных областей, в частности, вопросах полноты и согласованности терминосистем, экспертного информационно-аналитического взаимодействия и т.д., а также для апробации созданного корпуса и когнитивно-лингвистических методов на массиве реальных кросс-языковых данных.

  • Разработка программных приложений для апробации предлагаемого подхода к моделированию когнитивного пространства взаимодействия экспертов в рамках заданной предметной области. Предполагается также апробация приложений в междисциплинарных задачах для: разрешения терминологических разногласий между экспертами смежных областей, восстановления адекватных причинно-следственных связей между понятиями предметной области, обеспечения возможности принятия решений в случаях недоопределенных терминосистем или их отсутствия и других задачах.

  • Создание ИТ нового поколения, учитывающих особенности взаимодействия экспертов разного уровня как внутри предметных областей, так и в междисциплинарных задачах.

В качестве возможных приложений рассматриваются следующие задачи: координация работы экспертов из различных предметных областей, в том числе в междисциплинарных задачах, в информационных системах в автоматическом/полуавтоматическом режиме; междисциплинарные научные исследования различных предметных областей с целью разработки проблемно-ориентированных программных приложений и установления взаимодействия экспертов различного профиля и уровня подготовки; изучение методов и подходов компьютерной лингвистики и их адаптивных приложений для создания нового поколения ИТ.


2. Единое геоинформационное пространство

В настоящее время предлагаемый подход был апробирован для координации экспертов-аналитиков, принимающих согласованные решения на основе анализа геоинформационных описаний (Рис. 1).


Рис. 1. Взаимодействие экспертов из разных предметных областей в ГИС
Существующие методы лингвистического анализа, применяемые к задачам формирования и сопровождения интеллектуальных геоинформационных систем, потребовали вовлечения методов, которые позволили выделить необходимые единицы в соответствующих информационных структурах, фиксировать связи между ними, а также выявить и отобразить их семантику и ситуативный контекст [Дулин, 2006]. Среди исследованных методов были выделены методы лексико-семантического моделирования когнитивных структур знаний, которые позволяют учесть особенности геоинформационной среды. Предложенная структура интеллектуального анализа основана на гибридных формах представления знаний, а именно: иерархической классификации с возможностью установления и корректировки нескольких видов тезаурусно-семантических отношений (собственно семантические, отношения часть-целое, гипоним-гипероним и т.д.). В данной структуре, в отличие от онтологий, акцент смещен в сторону когнитивных аспектов описания и семантического наполнения терминов, которыми оперируют в работе эксперты различных областей и уровней компетенции, а не на описание самой предметной области. Структура была спроектирована и представлена на основе xsd-схем, заполнение которых объектами отрасли и их связями было реализовано в отдельных xml-файлах. Анализ и валидация предложенной структуры осуществлены на основе программных модулей на C++. Затем был разработан подход на основе лексико-семантического моделирования к интеграции лингвистического обеспечения тезаурусного типа, совместимого с заданной структурой, определенными в ней объектами и отношениями. В результате были получены программные модули на C++, разделенные по функциональности: поддержка структуры интеллектуального анализа данных в системе, сопровождение и наполнение тезауруса геоинформационной системы, обеспечение согласованной интеграции тезауруса и сопряженного лингвистического обеспечения в геоинформационную систему.

Когнитивное пространство с учетом многофакторности взаимодействия экспертов на основе геоинформационных описаний расширяет понятие единого геоинформационного пространства [Цветков, 2006]. Сформулированы требования к разрабатываемой архитектуре единого геоинформационного пространства на основе сравнительного анализа существующих метасхем баз геоданных с учетом семантики, заложенной в пространственные онтологии. Проведенный анализ исследований показал необходимость разработки модели, учитывающей латентные атрибутивные связи между онтологиями разнородных геоданных, что должно повысить качество отображаемых связей в концептуальной схеме базы геоданных. Предлагаемая архитектура представляет собой многоуровневую структуру базы геоданных, при этом каждый из уровней ориентирован на решение определенного класса задач и содержит определенный набор пользовательских и библиотечных процедур управления процессами обработки геоданных для создания инструментария управления программным комплексом.

Следует отметить, что впервые инструментарий и возможности лексико-семантических методов и моделирования были применены в задачах геоинформатики. Интеграция лингвистического обеспечения тезаурусного типа на основе лексико-семантического моделирования позволила сгруппировать разнородные геоданные и структуры в едином геоинформационном пространстве в рамках разработанной гибридной формы представления знаний – иерархической классификации с элементами лексико-семантических отношений, а также выявить объекты и понятия данной предметной области и фиксировать тезаурусно-семантические отношения между ними.

Методы и подходы лексико-семантического моделирования, которые в настоящее время широко применяются в различных предметных областях, впервые были использованы при проектировании архитектуры лингвистического обеспечения геоинформационного пространства, формировании структуры интеллектуального анализа геоданных в геоинформационных системах и интеграции лингвистического обеспечения тезаурусного типа в единое геоинформационное пространство. Лексико-семантическое моделирование применительно к задачам и проблемам геоинформатики позволяет использовать средства анализа глубинных структур языка для извлечения геоданных, их связей и отношений, встраивания их в заданную геоинформационную структуру и верификации их семантики в разрезе формирования единого геоинформационного пространства. Инструменты глубинного представления языковых структур позволяют разрешать многочисленные неоднозначности геоданных и связанную с этим рассогласованность при принятии важных решений экспертами-аналитиками, а также формировать единое геоинформационное пространство, позволяющее отображать адекватную информационную структуру геоданных.



3. Заключение

В работе был предложен комплексный междисциплинарный подход, сочетающий в себе элементы лингвистических и когнитивно-психологических исследований, а также подходы из области искусственного интеллекта. Этот подход, активно использующий понятия «когнитивного пространства» и «когнитивной интероперабельности», предназначен для координации работы экспертов из различных предметных областей, в том числе в междисциплинарных задачах, в информационных системах в автоматическом/полуавтоматическом режиме; междисциплинарных научных исследований различных предметных областей с целью разработки проблемно-ориентированных программных приложений и установления взаимодействия экспертов различного профиля и уровня подготовки; изучения методов и подходов компьютерной лингвистики и их адаптивных приложений для создания нового поколения ИТ.

Поэтому предлагаемый подход был апробирован для координации экспертов-аналитиков, принимающих согласованные решения на основе анализа геоинформационных описаний.

Таким образом, инструментарий и возможности лексико-семантических методов и когнитивного моделирования были применены в задачах геоинформатики впервые. Интеграция лингвистического обеспечения тезаурусного типа, разработанного на базе предложенного когнитивного подхода, позволила сгруппировать разнородные геоданные и структуры в едином геоинформационном пространстве в рамках разработанной гибридной формы представления знаний – иерархической классификации с элементами лексико-семантических отношений. Кроме того, когнитивный подход позволил выявить объекты и понятия геоинформационной среды и фиксировать тезаурусно-семантические отношения между ними.



Список литературы

[Axelrod, 1976] Axelrod R. The Structure of Decision: Cognitive Maps of Political Elites. — Princeton. University Press, 1976.

[Buddenberg, 2006] Buddenberg R. Toward an interoperability reference model, 2006. http://web1.nps.navy.mil/“budden/lecture.notes/interop RM.html.

[Croft et al, 2004] Croft W., Cruse D.A. Cognitive Linguistics. Cambridge: Cambridge University Press, 2004.

[Lakoff, 1987] Lakoff G. Women, Fire, and Dangerous Things: What Categories Reveal About the Mind. University of Chicago Press, 1987.

[Алферов, 2007]   Алферов А.В. Когнитивное пространство интеракционального дискурса //Вестник ПГЛУ, №3-4, Пятигорск, 2007, с.106 – 111.

[Гуревич, 2009] Гуревич, Л.С. Когнитивное пространство метакоммуникации / Л.С. Гуревич. – Иркутск: Изд-во ИГЛУ, 2009. – 372 с.

[Дулин, 2006] Дулин С.К., Розенберг И.Н. О развитии методологических основ и концепций геоинформатики // Системы и средства информатики. Специальный выпуск: «Научно - методологические проблемы информатики» – М.: ИПИ РАН, 2006, с.  201-256.

[Зацман, 2009] Зацман И.М. Семиотическая модель взаимосвязей концептов, информационных объектов и компьютерных кодов // Информатика и ее применение. 2009. Т. 3. Вып. 2, с. 65–81.

[Касевич, 1998] Касевич В.Б. О когнитивной лингвистике // Общее языкознание и теория грамматики. Материалы чтений, посвященных 90-летию со дня рождения С.Д.Кацнельсона. – СПб: Наука, 1998, с.14-21.

[Кибрик, 2008] Кибрик А.Е. Лингвистическая реконструкция когнитивной структуры // Вопросы языкознания №4, 2008.

[Паршин, 1996] Паршин П.Б. Теоретические перевороты и методологический мятеж в лингвистике ХХ века // Вопросы языкознания, №2, 1996, с.19-42.

[Цветков, 2006] Цветков В.Я. Информатизация, инновационные процессы и геоинформационные технологии // Геодезия и аэрофотосъемка, № 4, 2006, с. 112-118.


1Интероперабельность (англ. Interoperability) — способность к взаимодействию.

2Когнитивная интероперабельность связана с ситуационным реагированием. Информационные системы интероперабельны в этом смысле, если лица, принимающие решения, в двух различных системах видят согласованные образы представляемой информации [Buddenberg, 2006].

  • 1. Когнитивное пространство
  • 2. Единое геоинформационное пространство
  • Список литературы [Axelrod, 1976]
  • [Кибрик, 2008]
  • Интероперабельность