Семиотика и знания

Между когнитивными системами человека и системами представления знаний в интеллектуальных системах имеются глубокие аналогии, позволяющие переносить результаты, верные для одних объектов, на другие, функционально с ними сходные. Становится очевидным, что, создавая теорию баз знаний, необходимо опираться на знания, понимаемые как объекты знаковой природы. А такие объекты и построенные из них комплексы традиционно изучаются в семиотике — науке о знаковых системах.

Основным исходным элементом любой семиотической системы является знак. Знак включает в себя три аспекта:

имя знака или синтаксический аспект знака;

содержание знака или семантический аспект знака;

назначение знака или прагматический аспект знака.

При представлении знаний в системах искусственного интеллекта эти три аспекта лучше всего реализуются при фреймовых представлениях. Имя фрейма соответствует имени знака, имена обычных слотов и связанные с ними ограничения, условия, области определения значений и другая подобная информация соответствуют содержанию знака, а слоты, содержащие в качестве значений имена присоединенных процедур, соответствуют назначению знака.

Другим примером знаков могут служить широко используемые в операционных системах ярлыки-иконки, например, ярлык с изображением принтера. Его изображение на экране является именем знака. Содержание знака может быть раскрыто с помощью перехода от имени к таблице, содержащей все нужные сведения о принтерах, а включение процедуры печати при щелчке по ярлыку принтера определяет назначение этого знака.

Знак всегда замещает собой некий объект-оригинал, и поэтому может рассматриваться как некоторая модель замещаемого объекта или события, процесса и т. д. Следовательно, совокупности знаков с отношениями между ними являются моделирующими системами. Именно в этом смысле любой язык, например, естественный, называют моделирующей системой. Между знаковой системой и тем, что с ее помощью описывается, возникает отношение моделирования, реализуемое в виде специальной коммутативной диаграммы моделирования. Как правило, моделирование охватывает моделируемый мир лишь частично, что делает отношение моделирования и соответствующую диаграмму приближенными, например, вероятностными или нечеткими. Проблемы, связанные с изучением природы и свойств таких отношений и диаграмм, входят в число фундаментальных проблем, изучаемых в прикладной семиотике.

Особенностью знаков является возможность смены плана выражения любого аспекта знака. Вид ярлыка, заменяющего реальный принтер, может изменяться любым образом, лишь бы фиксировалась договоренность о том, что это ярлык принтера. Содержимое таблички со сведениями о принтерах также может меняться. Наконец, щелчок мыши по ярлыку может вызывать не только процедуру печати, но и например, процедуру тестирования принтера. Сами аспекты знака могут менять свои функции. Вместо имени знака можно использовать его содержание или назначение, что демонстрируют загадки, или вместо содержания знака можно использовать множество имен, как это происходит при формировании списка очереди за какой-либо услугой или товаром. Это свойство договорности позволяет использовать знаковые системы для моделирования открытых и динамических систем.

Классическая семиотика, как она сложилась к концу XX-го века, не интересуется какими-либо практическими приложениями в сфере точных наук, техники или ИИ. Она остается чисто гуманитарной наукой, основные интересы которой сосредоточены в области культуры, человеческого поведения, искусства и языка. Поэтому прикладная семиотика существенно отличается от традиционной семиотики. Объектами ее изучения являются не знаки сами по себе, не знаковые системы, а в первую очередь, применение знаков и знаковых систем в системах представления и использования знаний при решении различных практических задач.

В прикладной семиотике одно из центральных мест занимает понятие семиотического моделирования. Оно описывает динамику жизнедеятельности системы при изменении знаний системы об окружающем ее мире и способах поведения в нем. Если классическая формальная система моделирует замкнутый, полностью описанный мир, то семиотическая система, в которой состояния соответствуют фиксированным формальным системам, а смена состояний определяется изменением договоренностей об аспектах знаков, входящих в систему, позволяет моделировать процессы, протекающие в открытых или динамических системах (табл.1).

Здесь мир в определенном состоянии семиотической системы замкнут и неизменен, предсказуем и познаваем. Он похож на наивную картину мира у человека, который в своей жизнедеятельности опирается на систему знаний в подобной «грубой» модели как на полное знание о мире. Необходимость в смене состояний семиотической системы возникает всякий раз, когда фиксированная данным состоянием формальная система начинает порождать суждения и умозаключения, не соответствующие действительности или не дающие возможности достичь поставленной цели. Момент смены состояний заключается в изменении различных параметров формальной системы: аксиом, правил вывода, ценностных ориентаций, стратегий поиска решений, ограничений и т. п. Именно это обстоятельство делает исследования в области прикладной семиотики интересными и важными для практики.

Важнейшими областями применения идей, моделей и методов прикладной семиотики являются [18]:

естественно-языковые интерфейсы пользователей с компьютерами;

базы знаний, оперирующие с представлениями, близкими к естественному языку (семиотические базы знаний);

системы автоматизированного проектирования сложных объектов, не допускающих формального описания;

системы управления сложными объектами, для которых трудно или невозможно найти формальные модели функционирования и управления (интеллектуальное управление).