Главная > Книга


1.7. Получение нового знания

Знание характеризуется своей самоприменимостью и активностью: именно с помощью знания можно находить новое знание, знание воздействует на рычаги поиска нового знания. Накопленное знание обеспечивает возможность анализа этого знания для выработки знания о знании (самоприменимость знания) и формирования нового знания (активность знания). Кроме этого, указанные две характеристики взаимосвязаны: знание о знании составляет основу синтеза нового знания, а синтез нового знания невозможен без анализа накопленного знания. Исторически известные характеристики явлений в науке и технике явно проявились только в процессе реализации второй научно-технической революции - в период коренного и качественного преобразования производительных сил в связи с использованием средств усиления умственных способностей человека. Материальной базой средств усиления послужили устройства СВТ: электронные ВМ непрерывного и дискретного действия. Научную основу средств усиления составила кибернетика. Практическая основа кроется в замечательном свойстве знания - возможность его применения во всех сферах деятельности человека.

Новое знание можно синтезировать путем поиска в средствах тиражирования знаний, соединения исследования или изучения известного знания, наконец, можно обратиться в Интернет, где можно найти относительно новое знание, неизвестное данному пользователю. Для информатики важно в плотную меру изучить понятие нового знания. Проблема определения или толкования этого понятия довольно сложна. Человек сразу определяет новизну некоторого сообщения. Если он что-то не знал, то это является новым. Как формализовать это «сразу»? Формально определим понятие нового знания несколько позже. Неформально определим понятие так. Пусть нам ясно определение объема знания. Знание, отраженное каким-либо образом в имеющемся объеме, считается известным. Знание, которое отсутствует в данном объеме, является новым знанием. Следовательно, новое знание относительно. По отношению к одному объему знания данное знание является новым, а по отношению к другому - старым. Информатика занимается исследованием и созданием технологии формирования нового знания. Заведомо можно сказать, что получаемое решение задачи является новым знанием.

Неформальное определение понятия нового знания сообщает неявно о том, что получение нового знания возможно в результате работы системы. Этому можно найти всевозможные подтверждения. Материальная, энергетическая или информационная системы порождают новое знание. Конечно, это утверждение нельзя понимать абсолютно. Автомобиль не может генерировать нового знания. И это утверждение не абсолютно. В процессе работы автомобиля происходит старение или износ деталей, что составит новое знание о функционировании того или иного узла автомобиля. Пример показателен. Будем рассматривать информатические системы генерации нового знания. Новое знание представляется в тех же видах, что и накопленное знание. Этот факт работает в пользу интеллектуализации применения ВМ.

Хочется уточнить слова Л.Н. Толстого, сказавшего: «Знание - орудие, а не цель». Лучше сказать так: Знание - орудие для приобретения нового знания и цель главных устремлений человека. Построение лексиконов и БЗ, представляющих знания, является практической целью в ИП. Они создаются для синтеза нового знания.

Фундаментальной технической системой познания или создания нового знания явилась ВМ, независимо от области применения. Возникновение кибернетики и ее главного объекта исследований - системы обработки информации - в равной мере работают и на информатику. Информатика развилась в недрах кибернетики, ее объектом является системы человек-ВМ. Начальное назначение ВМ - производство расчетов по формулам - было переориентировано сразу же, образно говоря, после построения второй ВМ. Теперь назначением ВМ является выработка нового знания. ВМ - система нового информационного типа. Ее свойства и характеристики далеко не исчерпаны и едва ли будут исчерпаны в будущем. Такие системы, объединенные с другими системами или с человеком, будут описывать, осмысливать, определять, представлять, обобщать и применять знания для формирования нового знания по заказам человека или среды применения ВМ. Еще раз следует упомянуть, что объектом изучения информатики является система человек-ВМ.

Сегодня трудно найти область деятельности человека, где бы ни использовалась ВМ. Производство, сельское хозяйство, школьное или дошкольное учебное заведение, быт и культура - везде существуют СВТ для поиска нового знания по запросам производственника, учащегося или отдыхающего. Теперь многие понимают, что Интернет - это источник нового знания для каждого человека (если он находит искомые сообщения). Именно это обстоятельство побудило информатиков плотнее заняться интеллектуальным использованием ВМ для обеспечения доступа к ней любого пользователя. Исследуемым здесь средством выработки нового знания является Интеллсист, позволяющая использовать лексикон и БЗ для автоматического извлечения нового знания. Не все проблемы Интеллсист исследованы, о них говорится в томе 7.

Необходимость поиска или вывода нового знания не требует больших пояснений. В этом можно увидеть сущность человека. Важно отметить, что система человек-ВМ является кибернетической, она характеризуется (как любая система) обратной информационной связью. В отличие от Интернета, которая имеет весьма слабую обратную связь, Интеллсист только с помощью обратной связи (запрос-ответ) обеспечивает эффективный логический поиск нового знания на основе имеющегося. Новое знание приводит к синтезу нового знака, нового языка и т.п. Так возникает общая обратная связь процесса познания, которая отсылает нас на тот или иной шаг познавательной деятельности. В гл. 7 это утверждение будет сформулировано в форме закона.

Седьмой шаг в познавательной деятельности человека состоит в создании систем формирования нового знания с использованием всех предыдущих шагов, и эта деятельность составляет седьмую ступень информатики.

Общий итог первой главы - это установление того факта, что информатика является наукой по обоснованным в главе пунктам, информатика является необходимой сферой деятельности человека по исследованию и поиску нового знания с помощью ВМ. Деятельность человека по созданию нового знания может и не связываться с ВМ. Она может реализовываться «вручную». Эта деятельность состоит из семи исторически обоснованных шагов. Каждый шаг связан с соответствующим предметом, который имеет аналоги. Памятуя о том, что шаги информатики относятся к технологии приобретения нового знания, можно взять за основу семь шагов для квалификации или классификации любых процессов, связанных с познавательной деятельностью человека. Рассмотрим пример применения семи шагов. Пример может показаться выдуманным (натянутым). Тем не менее, возьмем в качестве рабочей гипотезы положение о семи шаговом рассмотрении любой познавательной работы. Для иллюстрации важности семерки рассмотрим понятие таланта.

Талант на одну треть состоит из инстинкта, на одну треть - из памяти и

на одну треть - из воли.

К. Досси

Возможны другие высказывания, которые могут оказаться более удовлетворительными. И вот пример. В средние ХХ века проповедник Бертольт в проповеди рассказал свою интерпретацию библейской истории пяти талантов. Попробуем продолжить эту историю до семи талантов. Она не будет противоречить интерпретации Бертольта и человеческому представлению о жизни, но существенно пополняет представления о жизни и познавательной работе. Наша интерпретация семи талантов такова:

Первый талант - собственная персона, которую могут наблюдать другие персоны и фиксировать в своем сознании, символами или графически факты, связанные с персоной. Этот талант отражает важные свойства человека - иметь чувства и уметь воспринимать все, что его окружает для расширения чувств и сферы восприятия.

Второй талант - наше положение в обществе персон, он реализует связи данной персоны с другими персонами, а без этой связи трудно представить понимание жизни. Этот талант отражает существенные свойства человека - знать язык общения и уметь им пользоваться.

Третий талант - наше понимание вещей (предметов, явлений или процессов) в окружающем мире, включая человека и его общество. Понимание вещей завершается формированием понятий об этих вещах. Этот талант породил продуктивную деятельность человека - ремесло (в общем смысле этого слова).

Четвертый талант - наше материальное и духовное (а также можно добавить и информационное) имущество, символизирующее накопление знаний, как отдельным человеком, так и всем обществом. Этот талант отражает накопление достояния человека - культуру.

Пятый талант - наш ум и его способность логически познавать окружающие предметы, явления или процессы. Этот талант порождает важную деятельность человека, представленную науками.

Шестой талант - наша работа (сама деятельность), связанная со способностями человека думать, делать и осмысливать сделанное, а также применять познанное. Этот талант фундаментально связан с различным производством (материалов, энергии и информации).

Седьмой талант - наша вселенная (абсолютная ценность), которая наблюдается, осмысливается, формируется в сознании, оформляется образами, обобщается, применяется и созидает новое. Этот талант составляет основы человеческого существования - быт.

Наука представляет собой сборник

оправдавших себя рецептов.

П. Валери

Глава 2. Науки и информатика

Энциклопедическое определение науки включает следующие утверждения. Наука - это сфера человеческой деятельности, в функции которой входит выработка и теоретическое обоснование, систематизация объективных законов о действительности. Наука является одной из форм общественного сознания, включающей деятельность по получению нового знания, результат научной деятельности - сумма знаний, лежащая в основе научной картины мира. Наука обозначает также отдельные отрасли знания. Непосредственная цель науки состоит в описании, объяснении и предсказании процессов и явлений действительности, составляющих предмет ее изучения, на основе открываемых ею законов. Кроме этого, наука предполагает наличие в ней методов исследования, совокупности проблем, определяющих пути ее развития. В соответствии с этим определением науки рассмотрим определение информатики.

Информатика занимает особое место в системе знаний, как, впрочем, и любая другая наука. Базируясь на проблемах применения ВМ, информатика соприкасается со всеми науками через явное применение СВТ в решении своих разнообразных проблем и проблем каждой конкретной науки. Именно поэтому нужно установить не только соотношение информатики и других наук, но и принципиально важную роль информатики по отношению к другим наукам. Заведомо ясно, что роль информатики велика, к этому постепенно пришли через применение СВТ.

Итак, каждая наука занимается изучением предметов, явлений и процессов для поиска нового знания. Цель информатики состоит в поиске нового знания с помощью СВТ. Информатика - это технология обработки накопленного знания и построения нового знания. Информатика изучает методы анализа знания о методах построения нового знания как своего собственного, так и знания других наук. Информатику как технологию следует понимать только потребительски. По своей внутренней сущности информатика является наукой, выросшей вначале из дисциплины, затем переведенной в разряд отрасли кибернетики, и, наконец, приобретшей статус самостоятельной науки со своими предметом и объектом изучения.

Рассмотрим постепенный подход к появлению информатика как науки. Для этого прежде необходимо уяснить цели и задачи информатики, ее применения, роль и назначение. Эти и некоторые другие вопросы развития понятия информатики, роль информационной индустрии, а также применение ВМ для развлечений, поясняются в данной главе. Все атрибуты науки будут рассмотрены, они должны убедить читателя в правильности вывода о назначении информатики.

2.1. Обработка знания

Основная проблема в деятельности ученого (не обязательно!) заключена в поиске и применении методов обработки знаний. Если имеется набор фактов, то возникает проблема обработки и обобщения фактов, установления закономерностей или законов. Если имеется некоторое утверждение о фактах, то важно установить его истинность или определить условия его истинности. Если имеется некоторая закономерность или закон, то возникает проблема установления их правильности, применимости и соответствия действительности. Сходные проблемы возникают и при любом использовании ВМ. Попробуем ответить на некоторые вопросы, связанные с применением ВМ в обработке знаний.

2.1.1. Что может делать машина. Самым интересным информатическим вопросом является вопрос о том, что может и чего не может делать машина. Программист-оптимист на вопрос отвечает так: «Машина может все!». Лозунг верен, если считать, что в машинах отсутствуют ограничения по памяти и быстродействию. Рациональным кажется ответ следующего содержания. Сравним возможности человека и машины. Возможности человека определяются путем опроса и анализа ответов. К машине можно применить аналогичный подход. Если машина успешно отвечает на вопросы, то ее интеллект можно сравнить с интеллектом человека. С таким подходом можно согласиться только частично. Необходимо при опросе учитывать время ожидания ответа. Но такое замечание не по существу. Существенным следует считать замечание относительно исходного знания у человека и у машины. Человек можно сказать всегда находится в более выгодных условиях по сравнению с машиной. Знания человека поддержаны учебой, библиотеками и ежедневными сведениями из средств массовой информации. Машине же знания сообщаются только в виде программы, БД и БЗ. Их информационная емкость ограничена. При равенстве исходных знаний у человека и машины можно переходить к разрешению интересного информатического вопроса.

Человек занимается интуитивно или осмысленно обработкой любых сведений для эффективного их сохранения, тиражирования, обобщения или получения новых сведений. Информатика занимается проблемами техники и технологии обработки знания. Чтобы понять сущность обработки знаний человеком или машиной, необходимо, прежде всего, понять, что такое знания и что такое обработка знаний. Общее упрощенное определение понятия знание, данное в энциклопедиях, известно каждому: знания - это сведения, проверенные практикой. Столь общее определение не пригодно для осмысления проблем применения ВМ и для обработки знаний. Если понятие знание будет формализовано на общечеловеческом уровне, то будет решена и проблема обработки знания.

Знание фундаментально связано с фактами. Простейшие факты определяют элементарные или простейшие знания. Это составляет исходную позицию для понимания формализации знания. Если можно выявить понятие простейшего факта, то можно понять и простейшее знание. Из простейших фактов можно составить сложные факты или утверждения о фактах. Начнем с простого. Каждый факт сообщает имя предмета, явления или процесса и текущее значение, сопоставленное этому имени. Имя или значение могут подразумеваться или пониматься из контекста. Каждый факт можно выделить из контекста письма или речи, тогда факт будет по существу содержать имя и значение. Конечно, несколько текстуально усложненные факты могут содержать «побочные» имена и значения. Все такие сведения должны исключаться при абстрагировании и формализации понятия факта.

Примем такое упрощение, что простейшее, примитивное или элементарное знание определяется как пара <имя, значение> и представляет собой формализм простейшего факта. В ЕЯ такая пара представляется фразой, с человеческой точки зрения - не формально. К этому представлению ближе всех подошел в математических и логических исследованиях Фреге [Фреге77]. Примем за истину данное определение факта вместе с одним замечанием: один и тот же факт может быть представлен неформально фразой и формально парой имя-значение. Все последующие построения будут базироваться на этом определении. Таким образом, определенные факты будут являться исходными кирпичиками, из совокупности и композиции которых будет строиться здание всего знания. В дальнейшем будем строить классификацию представлений элементарных знаний. Любое сложное знание строится из набора элементарных знаний и связок таких, как различные операции логики, арифметики, математического анализа и др. Связь имени и значения первична, связь элементарных знаний вторична.

Рассмотрим простой пример. Х + У изображает арифметическую операцию, которая включает <имя Х, его значение>, <имя операции «+», значение-результат выполнения операции> и <имя У, его значение>. Он ясен каждому, знакомому с арифметической операцией сложения. Два факта соединены операцией, выполнение которой приведет к получению нового факта <подразумеваемое имя результата сложения, значение результата>. 2 + 3 также является примером некоторого факта, но здесь использованы собственные имена, обозначающие сами значения. Здесь вместо указанных выше трех пар <имя, значение> рассматриваются пары <число 2, 2>, <имя операции «+», 5> и <число 3, 3> (число 2 и число 3 являются собственными именами).

Примеры показывают, что элементарное знание (факты) может (могут) подвергаться обработки известными операциями, в результате получаются новые факты. Процесс такой обработки бесконечен из-за бесконечности фактических данных и большого числа операций над фактами. В примерах приведена известная (и простая) операция сложения. В реальных задачах используются различные операции с различными типами данных, в том числе операции и данные, определенные пользователем. Примеры указывают на общий подход к обработке знания, в результате которого выводится новое знание. Все, что описано выше, может обрабатываться на ВМ. Это утверждение и будет постепенно обосновываться.

2.1.2. Классификация наук. Каждая наука является «хранилищем» знания. Практика изучения свойств наук выработала их классификацию. Ниже предлагается еще одна незначительно отличающаяся от классических и известных классификаций. Предлагаемая классификация интересна тем, что она базируется на семишаговой процедуре развития средств технологии познания. Все науки, а их более 250 наименований, группируются в кластеры. Каждый кластер имеет свой обобщенный предмет, свои цели и методы исследования. Традиционно выделяется семь кластеров наук. Указанные примеры наук могут подвергаться критике, например из-за того, что каждая наука в своем развитии обретает новые черты и свойства. Отметим, что предмет, объект и цели наук в кластере обобщены. Каждая конкретная наука имеет существенные или малосущественные отличия в предметах, объектах и целей, но общие признаки с информатической точки зрения сохраняются. Общий метод в кластере наук также сохраняется, несмотря на то, что в силу взаимного проникновения методов и методик из одной науки в другую несколько стираются характерные методические признаки конкретной науки.

1. Естествознание - совокупность наук, изучающая материальную природу (как предмет науки). Целью таких наук является познание материального мира во всем его многообразии. Основной метод исследования - наблюдение и эксперимент. Предметом изучения является знак в самом общем виде. Знания представляются главным образом текстами. Такие формулировки не составляют ограничения на ту или иную науку, эти формулировки указывают на примеры, поясняющие данный кластер наук. К естествознанию относятся, например, анатомия, археология, астрономия, биология, биология в земледелии (агробиология, агрономия, агрохимия), ботаника, вулканология, гематология, география, геодезия, геология (геонауки), гистология, гляциология, естествознание, геоморфология, земледелие, зоология, иммунология, кристаллография, лимнология, мерзлотоведение, метеорология, микология, микробиология, минералогия, одонтология, озероведение, океанография, палеонтология (и др. палео..), петрография, планетология, помология (сорта плодовых растений), потамология (о реках), почвоведение, приматология, сейсмология, серология, (сыворотка крови), формакология (формакогнозия, формация), фитопатология, эмориология, эпидемиология и др. науки.

2. Гуманитарные науки - совокупность наук, изучающих духовную природу человека по всем ее граням и проявлениям. Целью таких наук является познание связей внутри общества людей. Предметом изучения является язык в самом общем виде. Знания представляются главным образом (семантическими) сетями. Основной метод исследования - описание взаимодействия людей в обществе. К основным методам исследования относятся описание и изучение связей предметов, явлений и процессов. К гуманитарным наукам относятся, например, библиология, грамматика, графология, диалектология, иконика, индология, историография, история, лексикография, литературоведение, морфология (растений,..), педагогика, текстология (изучение текстов), филология, философия, фразеология, этимология, юриспруденция, языкознание и др. науки.

  1. Информатические науки - совокупность наук, изучающих применения СВТ в данной конкретной науке для получения нового знания в этой науке. Предметом изучения являются понятия и знания в данной науке. Знания представляются главным образом терминами для понятий и их отношениями, которые также представляются терминами. К информатическим наукам относятся, например, информатика геологии, информатика филологии, информатика математики, информатика кино, информатика конструирования техники и др. науки. В большинстве своем эти науки не оформились в самостоятельную дисциплину. История этих наук только начинается. Их цель состоит в определении искомых для данной науки понятий, их характеристик и закономерностей связи понятий определенными отношениями для выработки нового знания. Основной метод исследования - решение логических уравнений данного класса.

Проникновение информатики в любую науку изменяет облик этой науки, появляется возможность для ускорения исследований. Но это не означает, что информатика является либо частью данной науки, либо наукой всех наук (как это изредка бывает с появлением кажущейся универсальности в рамках той или иной науки). Информатика самостоятельна, поскольку она имеет свой предмет (знания) и свой объект для исследований (система человек-ВМ), свои цели и задачи, а ее влияние приводит к формированию научной дисциплины или науки на стыке двух наук информатики и конкретной науки.

4. Искусствознание - совокупность общественных наук, изучающих культуру человека и общества. Целью таких наук является познание форм и представлений предметов, явлений и процессов реального мира, изучение его свойств, признаков и характеристик. Предметом изучения являются средства тиражирования в самом общем виде (например, книги, кино, телевидение, издания). Знания представляются в памяти ВМ главным образом в БД. Основной метод исследования - кодирование и декодирование сообщений и измерения предметов, явлений и процессов. К искусствознанию относятся, например, архитектура, живопись, кино, музыка, театр, эстетика, этнография и др. науки.

5. Фундаментальные науки - совокупность наук, изучающих основные законы и закономерности природы и общества. Целью таких наука является познание внутренних и внешних законов и закономерностей. Предметом изучения является теория в самом общем виде. Знания представляются главным образом БЗ. Основной метод исследования - теоретический поиск (исследования) и логические рассуждения. К фундаментальным наукам относятся, например, аэродинамика, аэромеханика, баллистика, бионика, генетика, геометрия, биология, логика, математика, механика, статика, спекроскопия, термодинамика, физика, химия и др. науки.

6. Технологические науки - совокупность наук, изучающих изделия человека и способы их изготовления, а также управление производством, сопровождением и реализацией. Предметом изучения является алгоритмы в самом общем виде. Знания представляются главным образом заданиями и программами. К основным методам исследования относятся разработка, вычисления и конструирование. К техническим наукам относятся, например, авиация, автоматика, артиллерия, военные науки, гидравлика, гравиметрия, картология, машиноведение, машиностроение, металлография, радиотехника, светотехника, системотехника, судовождение, теплотехника, технология, техника, электроника, электротехника и др. науки.

7. Системологические науки - совокупность наук, изучающая системныепары и тройки: природа-человек, природа-изделие, природа-природа, человек-изделие, человек-чкловек, изделие-изделие, природа-человек-изделие с целью познания существа функционирования перечисленных систем. Предметом изучения является система в самом общем виде как совокупность взаимосвязанных частей. Знания представляются главным образом совокупностями текстов, сетей, терминов, БД и БЗ, программами. К основным методам исследования относятся изобретание, проектирование, разработка, эксплуатация, испытание, системный анализ и синтез. К системологическим наукам относятся, например, антропология, астронавтика, дефектология, кинология, кораблевождение, курортология, медицина, патология, психиатрия, психология, систематика, тапатология (о смерти), тератология (изучение уродства), физиология (растений, живых и др), эргономика (организация человек-ВМ), экология, экономика и др. науки.

Данная классификация наук весьма близка к общепринятой классификации. Ее расширение (обычно принято подразделять на пять классов) связано с новым определением информатики. Предложенная классификация выполняет назначение, которое диктуется представлениями знаний различных видов. Другие классификации (например, для сопоставления) не рассматриваются. Следует обратить внимание на тот факт, что такое подразделение наук является достаточно условным. Самым важным аргументом для этого является следующее. Каждая из указанных наук может «перейти» в другой кластер или класс, если в ней изменяются предмет и цели исследований. Такое часто происходит при зарождении новых наук на стыках двух и более наук. Информатические науки представляют пример этому.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Информатика в семи томах том 6 методы информатики

    Документ
    А.А. КрасиловИНФОРМАТИКА В СЕМИТОМАХТом 6. Методы информатики (Изобретание, проектирование, разработка и сопровождение) Москва 1997 - 2003 ИНФОРМАТИКАТом 1. Основыинформатики (Введение в информатику) Том 2. Информатика смысла (Машинная ...
  2. А а красилов информатика в семи томах том 1 основы информатики

    Книга
    ... КрасиловИНФОРМАТИКА В СЕМИТОМАХТом 1. Основыинформатики (Введение в информатику) Москва 1997 - 2003 ИНФОРМАТИКАТом 1. Основыинформатики (Введение в информатику) Том 2. Информатика смысла (Машинная лингвистика) Том 3. Концептуальная информатика ...
  3. Информатика в семи томах том 3 концептуальная информатика

    Документ
    А.А. КрасиловИНФОРМАТИКА В СЕМИТОМАХТом 3. Концептуальная информатика (Толковый словарь по информатике Москва 1997 - 2003 ИНФОРМАТИКАТом 1. Основыинформатики (Введение в информатику) Том 2. Информатика смысла (Машинная лингвистика ...
  4. Информатика в семи томах том 2 информатика смысла

    Документ
    А.А. КрасиловИНФОРМАТИКА В СЕМИТОМАХТом 2. Информатика смысла (Машинная лингвистика Москва 1997 - 2003 ИНФОРМАТИКАТом 1. Основыинформатики (Введение в информатику) Том 2. Информатика смысла (Машинная лингвистика) Том 3. Концептуальная ...
  5. А а красилов информатика в семи томах том 4 представление знаний

    Документ
    ... КрасиловИНФОРМАТИКА В СЕМИТОМАХТом 4. Представление знаний (Структуры данных) Москва 1997 - 2003 ИНФОРМАТИКАТом 1. Основыинформатики (Введение в информатику) Том 2. Информатика ... Настоящее описание “Информатика” в семитомах. 2. Языки ...

Другие похожие документы..