Раздел. 
Системы общения на естественном языке

Назначение и область применения естественно-языковых систем

В конце 60-х годов в исследованиях по ИИ сформировалось самостоятельное направление, получившее название «обработка естественного языка». Задачей данного направления является изучение методов и разработка систем, обеспечивающих реализацию процесса общения с ЭВМ на естественном языке (систем ЕЯ-общения, или ЕЯ-систем).

Следует отметить, что проблематика коммуникативного взаимодействия, и в частности ЕЯ-общения, находится в центре внимания многих наук, например лингвистики, психологии, логики и философии. Однако все они исследуют лишь отдельные аспекты процесса общения. В отличие от них ИИ как прикладная дисциплина вынуждена моделировать в рамках ЕЯ-систем все или, по крайней мере, основные аспекты ЕЯ-общения, правда, может быть, не на столь глубоком уровне.

Проблема взаимодействия человека с ЭВМ существует с момента появления средств вычислительной техники. На начальном этапе непосредственное взаимодействие с ЭВМ осуществляли только программисты, а специалисты других областей — потребители результатов, полученных на ЭВМ, выступали в роли косвенных конечных пользователей, т. е. общались с ЭВМ через программистов. По мере расширения сферы использования ЭВМ и увеличения масштабов их применения конечные пользователи стали вовлекаться в процесс непосредственного взаимодействия с ЭВМ, что привело к появлению массовой категории прямых конечных пользователей, работающих в диалоговом режиме. К пользователям этой категории относятся специалисты в различных проблемных областях, которые решают свои профессиональные задачи, непосредственно используя ЭВМ, т. е. прикладные программы и пакеты (прикладные системы), входящие в программное обеспечение ЭВМ. Как правило, такие пользователи не обладают знаниями в области электронной обработки данных и не умеют (и не должны) программировать. Поэтому часто их называют неподготовленными конечными пользователями. В дальнейшем термины «пользователь» и «конечный пользователь» будут использоваться в смысле «неподготовленный конечный пользователь».

Сложность создания средств общения, предназначенных для конечных пользователей, обусловлена в значительной степени отсутствием единой теории языкового общения, охватывающей все аспекты взаимодействия коммуникантов. Поэтому при разработке средств общения конечных пользователей на процесс взаимодействия часто налагаются различные «спонтанные» ограничения, последствия которых не до конца осознаются разработчиками. Эти ограничения приводят к тому, что многие человеко-машинные системы, на разработку которых тратятся огромные средства (например, корпоративные информационные системы), не удовлетворяют требованиям конечных пользователей.

Прежде чем приступить к рассмотрению ЕЯ-систем, остановимся на определении некоторых исходных понятий, которые будут широко использоваться.

Общение — коммуникативное взаимодействие. Диалог — процесс достижения участниками общения определенных согласованных целей путем обмена связанными высказываниями, выраженными в языке, о некотором реальном или гипотетическом мире (предметной области). Говоря об общении человека с ЭВМ, обычно считают, что цель ЭВМ состоит в том, чтобы способствовать достижению целей пользователя, которые определяются его информационными потребностями. Поэтому применительно к диалогу между пользователем и ЭВМ под общением понимают процесс обмена взаимосвязанными высказываниями, выраженными в языке, направленный на достижение целей пользователя, т. е. на удовлетворение информационных потребностей пользователя (ИПП).

В общем случае процесс общения не может быть сведен к обмену изолированными парами высказываний «вопрос — ответ». Высказывания участников общения образуют связный текст — дискурс, имеющий, как правило, достаточно сложную структуру. Связность дискурса обеспечивается и лингвистическими (родовидовыми, анафорическими, модальными, стилистическими согласованиями, согласованиями пресуппозиций и т. п.), и экстралингвистическими (ситуативными) средствами, т. е. с помощью временных, причинно-следственных и других связей, существующих в предметной области. Следует подчеркнуть, что разговорный естественный язык гораздо более компактен, чем литературный, «письменный» язык, т.к. при общении широко используются разнообразные умолчания (эллипсисы, анафоры пресуппозиции и др.), восстанавливаемые (раскрываемые) участниками исходя из текущих целей диалога.

Если участники достигли цели, поставленной в начале общения, то говорят, что общение завершилось успехом (глобальным успехом), в противном случае — неудачей (глобальной неудачей). В процессе общения могут возникать локальные неудачи, вызванные, например, неправильностью высказываний участников (нарушением грамматических норм), непониманием друг друга из-за различных представлений о теме диалога или о предметной области и языке общения и т. п. Большая часть локальных неудач не приводит к глобальной неудаче; они преодолеваются участниками общения гибкой (в ходе диалога) корректировкой текущих целей.

Цели, преследуемые участниками общения, определяют структуру диалога, которая может рассматриваться, по крайней мере, на трех уровнях: глобальном, тематическом и локальном. На глобальном уровне (структура) определяются общие свойства решаемых пользователями задач. На тематическом уровне структура диалога зависит от конкретных особенностей решаемой задачи — от алгоритма ее решения (разбиения задач на подзадачи) и распределения ролей (активная или пассивная роль) между участниками общения при решении отдельных подзадач. На локальном уровне рассматриваются отдельные шаги диалога, образуемые взаимосвязанными высказываниями его участников. Шаг диалога трактуется как пара «действие — реакция», где высказывание активного (т.е. владеющего инициативой) участника соответствует действию, а пассивного — реакции. Основными параметрами структуры диалога на этом уровне являются: инициатор шага и вид инициирования (вид действия); способ влияния действия на реакцию; способ спецификации задачи (подзадачи), решаемой на данном шаге. Действие и реакция, образующие шаг диалога, могут в общем случае не соответствовать соседним (во временной последовательности) высказываниям участников. Соответствие нарушается при перехвате инициативы.

Перехват инициативы возникает в тех случаях, когда пассивный участник вместо цели (подцели), предложенной активным участником, выбирает иные цели (подцели), в частности подцели, предусматривающие преодоление локальных неудач. Например, вместо ответа на вопрос (что соответствовало бы стандартной реакции) второй участник может задать встречный вопрос (т.е. совершить действие и тем самым взять на себя активную роль) и лишь после получения ответа на него ответить на первоначально заданный вопрос (и тем самым вернуть инициативу). Таким образом, перехват инициативы как бы разрывает первоначально инициированный шаг диалога и открывает поддиалог — происходит смена цели (темы) диалога, в котором инициативой владеет ранее пассивный участник.

Переходя к рассмотрению человеко-машинного общения, подчеркнем, что взаимодействие конечных пользователей с системой происходит на всех стадиях существования человеко-машинной системы, т. е. на стадиях использования, разработки и развития приложений. Традиционные средства общения, которые вплоть до настоящего времени широко применяются на практике, ориентированы, как правило, либо только на использование ранее разработанных и неизменяемых приложений (например, система по продаже авиационных или железнодорожных билетов), либо на использование, создание и развитие приложений. В первом случае процесс взаимодействия сводится к трем этапам: определение параметров работы системы (вход в систему); определение решаемой задачи и исходных данных; получение результатов решения задачи — и принципиально не может удовлетворить пользователей с изменяющейся информационной потребностью, не знающих способа представления и использования в системе информации, которой обмениваются участники общения. Во втором случае взаимодействие осуществляется с помощью процедурного языка программирования, что также не удовлетворяет большинство конечных пользователей, обычно не умеющих (и не желающих) программировать.

Низкая эффективность, а часто неприемлемость традиционных средств общения в большинстве случаев вызвана тем, что в них не учитываются важнейшие особенности процесса общения, направленного на удовлетворение реальных ИПП. Эти особенности независимо от специфики решаемых пользователями задач сводятся к следующим.

• 1. Изменяемость ИПП. Данная потребность не может быть заранее четко определена в спецификациях на разработку системы общения. Напротив, ИПП неизбежно изменяется в ходе разработки и эксплуатации системы.
• 2. Несовпадение взглядов на мир. Представления, имеющиеся у пользователя и системы о языке общения и предметной области, относительно которой ведется общение, могут не совпадать. Исходя из этого, процесс общения должен предусматривать разъяснение смысла неизвестных терминов, обнаружение и устранение несовпадающих представлений, а также предупреждение ошибочных толкований, т. е. установление общих точек зрения на обсуждаемые в процессе общения сущности.
• 3. Связность общения. Процесс общения не может быть ограничен обменом изолированными парами «вопрос — ответ», т.к. в большинстве реальных случаев ИПП не может быть выражена в виде одного вопроса (предложения). Часто требуется определить ситуацию возникновения ИПП, т. е. предпослать запросу на решение конкретной задачи контекст, в котором эту задачу необходимо решать. Кроме того, процесс удовлетворения ИПП в ходе решения некоторой задачи в большинстве реальных приложений требует взаимодействия, основанного на смешанной инициативе участников. Поэтому процесс общения должен иметь сложную, разветвленную структуру и состоять из обмена связанными высказываниями.
• 4. «Неправильность» высказываний пользователя. Для выражения своих информационных потребностей пользователь может применять как «правильные» предложения, т. е. такие, которые будут однозначно поняты и верно обработаны системой, так и «неправильные». Неправильности могут быть вызваны, во-первых, невозможностью учета пользователем всех ограничений системы общения, в частности уровня ее возможностей и знаний (в большей степени это касается экономико-математических моделей), во-вторых, использованием умолчаний, характерных для естественного общения и допускающих неоднозначное толкование высказываний, и, в-третьих, отклонением предложений от грамматической нормы.

Недостатки традиционных средств общения обусловили создание средств нового поколения, которые должны быть способны настраиваться на реализацию ИПП и адаптироваться к их изменению, представлять и объяснять свою точку зрения на предметную область, а также учитывать точку зрения пользователя, поддерживать тесный диалог и уметь обрабатывать «неправильные» высказывания. Разработка этих средств ведется в настоящее время по двум основным направлениям. Первое направление, развиваемое преимущественно специалистами по системам обработки экономической информации, ставит своей целью повышение уровня и увеличение непроцедурности формализованных языков общения. Второе направление развивается в рамках ИИ и предполагает использование конечными пользователями для взаимодействия с ЭВМ естественного языка, семантически и прагматически ограниченного проблемной областью, относительно которой ведется общение. Рассматриваемые далее ЕЯ-системы разработаны в рамках второго направления.