 |
||
|
||
Petrova G.V., Semenov I.A.
Russia, Saint-Petersburg, St. Petersburg Electrotechnical University "LETI",
inftech@webservis.ru
WHAT IS PREFERABLE IN THE AUTOMIZED SYSTEM: ARTIFICIAL OR NATURAL
LANGUAGE?
Abstract - In this article question of the dialogue between people and computers are discussed. These are questions studied by the experts of different areas of science (cybernetics, linguists, psychologists etc.) many years. What dialogue is to be? What the term "dialogue" means? What forms of uncertainty figure in human speech? In the article these questions and questions of semantic structure of a word and languages of dialogue are considered popularly.
Петрова Г.В., Семёнов И.А.
Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный электротехнический
университет “ЛЭТИ”, inftech@webservis.ru
ИСКУССТВЕННЫЙ ИЛИ ЕСТЕСТВЕННЫЙ ЯЗЫК ОБЩЕНИЯ В
АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОБУЧАЮЩЕЙ СИСТЕМЕ?
Аннотация - Статья рассматривает вопросы диалога между машиной и человеком. Эти вопросы изучают специалисты разных областей науки (кибернетики, лингвисты, психологи и др.) многие годы. Каким быть диалогу? Что понимается под термином “диалог”? Какие формы неопределённости фигурируют в человеческой речи? Эти вопросы и вопросы семантической структуры слова и языков общения популярно рассмотрены в статье.
Введение
В стремлении к обучению мы день за днём что-то приобретаем.
Лао-Цзы
За последние столетия накопилось огромное количество знаний, а за последние десятилетия наблюдается существенное увеличение их объёмов, что приводит в свою очередь к увеличению сложности их изложения в учебных заведениях. При этом в последних наблюдается недостаток высококвалифицированных преподавательских кадров. Большие трудности часто возникают при оперативной подготовке, изготовлении и распространении учебных пособий различных видов. Указанные факторы негативно сказываются на качестве подготовки обучаемых. В связи с этим большое внимание уделяется применению прогрессивных методов обучения с использованием революционных информационных технологий.
Программы предназначенные для передачи обучаемому знаний и для оценки текущего его уровня знаний относительно уровня знаний некоего эталона (за эталон могут быть взяты знания преподавателя), получили название “Автоматизированные обучающие системы” (АОС).
Место АОС уже давно показано в современной системе образования. Также показано и то, что их внедрение не направлено на подмену человека-педагога или традиционных учебных пособий, а, напротив, призвано заполнять и расширять их возможности. Так Н.А. Бердяев говорил: “... мои способности обнаруживались лишь тогда, когда умственный процесс шёл от меня, когда я был в активном состоянии и творческом состоянии, и я не мог обнаружить способностей, когда нужно было пассивное усвоение и запоминание, когда процесс шёл извне ко мне”. Таким образом, пассивно, без желания ознакомиться с изучаемыми материалами, эффекта обнаружения способностей не будет. И “бездушный” компьютер с АОС в этом плане не помощник, а вот “человек эмоциональный” понимающий природу подобных себе может привлечь к предмету искреннюю заинтересованность, если он конечно человек понимающий суть проблемы обучения, а не только преподаваемого материала.
Процесс создания сценария будущей АОС преподавателем - процесс творческий и потому должен быть освобождён от всяческих рутинных операций для максимальной сосредоточенности на элементах и отношениях предметной области. Этот процесс представляет собой не что иное, как приобретение знаний у эксперта-преподавателя, являющегося дважды экспертом: в профессиональной области и в области педагогики.
Адаптивные АОС
В настоящее время эксплуатируются АОС, построенные на различных технических и программных средствах, и продолжается поиск новых принципов и методов их конструирования.
В зависимости от характера учебных занятий, на обеспечение которых ориентирована АОС, принято выделять следующие системы: лекторские, ассистентские, репетиторские [3] и справочно-консультирующие системы. Каждый класс систем этого ряда отличается способом представления предмета обучения и формой обучения, которые имитируют подобную деятельность преподавателя.
Лекторская система представляет традиционную АОС и имитирует лекционную форму обучения, предоставляя обучаемому знания о предметной области, объединённые на основе жёсткого плана. Контроль основывается на тестировании обучаемых путём сравнения ответов с заранее подготовленными эталонами.
Ассистентская создаёт благоприятную среду обучения путём предоставления необходимой информации в виде сообщений - ссылок на бумажные материалы или другие информационные системы.
Репетиторская должна приближаться к интеллектуальной АОС. При этом обучение ведётся индивидуально, с наибольшей адаптацией к обучаемому.
Справочно-консулътирующая система предназначена для выдач справок и консультаций по конкретно сформулированным вопросам, как правило, конкретной предметной области.
Каждая из приведённых видов обучающих систем имеет специфические недостатки. Кроме того, существуют недостатки общие для всех видов АОС:
1) ориентация на узкий круг задач;
2) потребность многих обучающих систем в специализированных технических средствах;
3) замкнутость обучающих систем;
4) как правило, АОС в недостаточной мере способны адаптироваться к индивидуальным потребностям и возможностям отдельных обучаемых.
Развитие обучаемых систем в направлении устранения отмеченных недостатков возможно путём придания им свойств адаптации к целям и условиям обучения.
Адаптация имеет ряд аспектов:
1) приспособление к текущим потребностям конкретного обучаемого;
2) приспособление к текущему состоянию обучаемого;
3) приспособление к выбранной для изучения проблемной области;
4) приспособление к решаемой задаче.
Использование адаптивных систем должно позволить передачу обучаемому опыта и навыков преподавателя. Этот личный опыт проявляется также и в поясняющей информации, которая легко структурируется и детализируется относительно конструктов преподавателя. Индивидуализация обучения для каждого обучающегося должна быть заложена в самой сути метода и заключатся в том, что каждый обучаемый может в соответствии с той стратегией, которую он считает целесообразной, использовать те или иные конструкты. Система не должна навязывать ему своей стратегии и так преодолевается одно из “узких мест” современных адаптивных АОС.
Человек склонен к эвристическому обучению. Поэтому подобные системы должны обладать хотя бы в зачаточном состоянии “самосознанием”, и таким образом они способны управлять своим поведением, автоматически расширяя свой запас эври- стических правил, запоминая новые правила и применяя их к самим себе.
Каким быть диалогу
Где начинается сознание, там начинается и диалог.
Бахтин М. М. Проблемы поэтики Достоевского. М., 1979.
Обеспечение диалогового взаимодействия обучающегося и компьютера является необходимой предпосылкой эффективного применения АОС. Однако, как показывает опыт, в большинстве обучающих систем такое взаимодействие организовано отнюдь не лучшим образом и обусловлено это не только ограниченными возможностями компьютера, но и тем, что диалог строится с нарушением принципов построения диалога.
Возникает банальный вопрос о том, каким же быть диалогу обучаемого с компьютером? К сожалению, единственного мнения по этому вопросу нет. Многие считают, что следует как можно более его приблизить к диалогу обучаемого с преподавателем и по средствам общения и по способу организации. В пользу данного подхода приводят обычно следующие доводы: такое общение удобно, поскольку оно свободно от ограничений искусственного языка, доступно, поскольку не требует специального обучения, наконец, по своей выразительности приближается к человеческому общению. Кроме того, оно в наибольшей мере обладает педагогической направленностью, позволяющей эффективно достигнуть основных целей обучения.
Признавая необходимость строить общение с учётом основных психологических принципов, тем не менее нельзя согласиться с предложенным подходом, и способы общения обучаемого с преподавателем нельзя механически переносить на общение обучаемого с компьютером. Преподаватель, как известно, является центральной фигурой учебного процесса, фактически он осуществляет управление диалогом, даже в том случае, если тот инициируется обучающимся. Преподаватель обеспечивает вхождение обучаемого в диалог и регулирует выход из него. В диалоговом взаимодействии с компьютером право выхода из диалога должно оставаться не за компьютером, а за обучающимся (одно из важнейших требований к диалогу состоит в том, что компьютер не должен оставлять без ответа ни один вопрос обучаемого, если, разумеется, он сформулирован таким образом, что понятен ему).
Точно также в диалоговом взаимодействии с компьютером не следует стремиться полностью копировать чисто человеческие средства общения. Учебный диалог в обычных условиях осуществляется с помощью устной речи, а диалог с компьютером преимущественно в виде текстовых сообщений, приближающихся к письменному диалогу. К тому же естественный родной язык в ряде случаев не оказывается наиболее удобным средством общения и на практике его использование в общении с компьютером приводит к тому, что значительная часть времени уходит на выяснение смысла сообщений обучаемого, т.е. на диалог о диалоге.
В литературе термин “диалог” нередко трактуется весьма широко, и диалоговым иногда объявляется любое взаимодействие человека с компьютером. Такой подход представляется неправомерным, как и отождествление вопросно-ответного взаимодействия и диалогового. При столь расширенном толковании проблема диалога размывается. Ведь даже примитивные технические средства обучения реализуют вопросно-ответное взаимодействие. Так, например, взаимодействие обучаемого с примитивными линейными программами с небольшим размером шага, которые содержат лёгкие задания, не требующие значительного времени на выполнение, можно представить в виде цепочки вопрос-ответ-вопрос-ответ. Но вряд ли можно утверждать, что здесь реализуется диалоговое взаимодействие обучающихся с техническим устройством. Формально интерпретация диалога как чередование вопросов и ответов не раскрывает его сути и затушёвывает те проблемы, которые необходимо решить для организации полноценного диалога в условиях компьютерного обучения.
Говорить о диалоге между обучающимся и компьютером можно в тех случаях, когда, во-первых, компьютер понимает сообщения обучаемого (при этом, естественно, предполагается, что обучаемый также понимает сообщения компьютера) и, во-вторых, когда обмен сообщениями относится к различным аспектам учебной деятельности (прежде всего к аспектам решения задачи, которую ставит компьютер либо обучающийся). Таким образом, суть диалога состоит в двунаправленности.
Фразеологизмы, как одна из форм неопределённости в человеческой речи
... слова не хранятся в памяти как слова, но как комплексы признаков. Когда слова используются, они не репродуцируются памятью, а скорее реконструируются из составляющих эти слова признаков.
D. Broadbent, Perceptual and response factors in the organization of speech. "Disorders of Language", London, 1964
Естественный язык человека, в частности в научной области, обладает большой неопределённостью, что объясняется полиморфизмом и контекстно-зависимым представлением информации, а также небрежностью употребления терминов. Если первая часть этой ситуации является существенно необходимым механизмом представления информации в сложной системе, то вторая - одной из составляющих шумов в потоке информации, отражающей особенности человека, как генератора языкового описания систем, в том числе и недоступных нам для наблюдения иначе как в пределах их представимости таким описанием.
Интерес кибернетиков к исследованию фразеологизмов обусловлен рядом причин как теоретического, так и эмпирико-прикладного характера. В последние годы ведутся интенсивные исследования проблемы диалога специалистами самых разных областей науки (лингвистами, психологами, кибернетиками и др.). Эти работы обусловлены, в частности, разработкой информационно-поисковых систем, ориентированных на работу с ЭВМ неквалифицированных пользователей в режиме естественного языка, что вызывает в свою очередь повышенный интерес к проблеме формализации естественного языка.
В рамках перспективы создания ЭВМ следующего поколения, предполагающих общение с ЭВМ на естественном языке, возникают проблемы формализации метафор, образных сравнений, перекодировок изобразительного и понятийного языков.
Естественный язык постепенно из средства общения, из средства производства идей превращается ещё в средство управления, например, технологическими процессами. Семантические компоненты сообщения при использовании языка как средства производства материальных ценностей применяются в операциях управления, классификации и контроля. Такой подход к естественному языку требует не только изучения его лингвистических закономерностей, но и разработки и построения многочисленных (семантических, ассоциативных, частотных, коннотативных и т.п.) словарей, формализующих и упорядочивающих лексику.
Семантический фразеологизм представляется шагом на этом направлении, связанным в первую очередь с разработкой и апробацией методических средств построения словаря фразеологизмов.
Фразеологизмы интересны тем, что, являясь разновидностью фольклора, несут в себе совокупный общественный опыт, отражают структуры обыденного, житейского сознания, национально-культурную специфику языка.
Одной из особенностей фразеологизма является целостное, неаддитивное строение образующих его элементов, задающих в совокупности целостное значение. Другой особенностью фразеологизма является его метафизический, образный характер, закреплённый в понятии фразеологической идиоматичности, часто выделяемой в качестве основного признака фразеологизма. Передавая абстрактное через конкретное, отвлечённое через наглядное, осязаемое, фразеологизмы являются как бы формой рефлексии внеязыковой действительности. Они порождены потребностью в выразительных средствах коммуникации - вербального выражения чувств, эмоциональных оценок, способов эмоционального воздействия, ярких и метких характеристик человека, предметов, явлений.
Фразеологизмы являются мощным средством сжатия сообщения. Они позволяют передать в одном изречении смысл целого текста.
Одной из особенностей фразеологической семантики является её преимущественно субъектная направленность - направленность на характеристику человека как субъекта деятельности. “Фразеологизмы оценивают человека с точки зрения физических, психических, морально-этических, интеллектуальных качеств, характеризуют его в отношении социальной принадлежности, рода занятий, возраста и жизненного опыта, родственных связей” [7].
Проблемы семантической структуры слова
Значение слова в психологическом аспекте - не вещь, а процесс или, если брать его более широко, как психологический эквивалент “словарного значения”, - и вещь, и процесс, но уже никак не только вещь.
А.А. Леонтьев. Психологическая структура значения.
Проблема структуры значения как психологического или психолингвистического феномена определяется тем фактом, что значение слова - не просто изолированный заместитель денотата, а член семантической системы, и его внутренняя структура связана с его отношением к другим членам этой системы. В семантической структуре слова, в некотором смысле, отражена структура человеческого знания или какая-то часть этого знания. В частности многие исследователи анализировали взаимосвязь внутренней семантической структуры слова и системности лексики. Говоря о системной организации лексики, её отнюдь не отождествляют с собственно лингвистической, так сказать, словарной системностью; речь идёт об ассоциативных связях, в которых эти слова выступают в психике говорящего. Они не менее реальны, чем лингвистические связи, но это связи другого рода. Разного рода “семантические поля”, “семантические группы” и т.д., устанавливаются на основе сознательного сопоставления словарных значений, иррелевантных механизмам речи.
Существуют, также, неассоциативные методики психолингвистического исследования семантических связей. Некоторые исследователи понимают семантическую структуру слова несколько по-иному. Они рассматривают те характеристики денотатов, которые релевантны для выбора определённой лексической единицы или определённой конструкции.
Принципиальные вопросы, связанные с обоснованием правомерности и необходимости такого или иного подходов наряду с формально-лингвистическим, рассматриваются в известных работах [8].
Языки общения и управления
Естественно считать естественным языком язык запахов или свиста для некоторых систем, наблюдаемых на этих языках. [2]
Из вышесказанного видно, что в решении вопроса, каким быть языку общения, отчётливо проявляются различные тенденции. Одна из них - стремление использовать естественный язык, другая - создание удобных для человека искусственных языков. При этом под искусственными понимаются языки, придуманные для тех или иных целей, удобные для написания алгоритмов и создания моделей того или иного класса (сюда можно отнести любой язык программирования). Под естественными языками понимается язык человека и его подмножества ограниченные по синтаксису и семантики.
Основные доводы сторонников использования в общении с компьютером естественного языка: отсутствие необходимости специального обучения; удобство в общении, поскольку основное внимание уделяется содержательной стороне общения. Естественный язык обладает и другими достоинствами: способностью наиболее полно и тонко выражать всевозможные оттенки смысла, возможностью передавать максимум информации минимальными лексическими средствами, высокой надёжностью, возможностью глубокой лингвистической индивидуализации.
Для решения проблемы понимания компьютером естественного языка следует обеспечить в системе учёт многих факторов, что само по себе не просто и превращает естественно-языковой процессор в крайне сложную и громоздкую подсистему.
Необходимо учитывать, что наряду с преимуществами в осуществлении коммуникативной функции естественный язык обладает и недостатками, к числу которых относятся многозначность слов, сложность грамматических норм, громоздкость и необозримость его конструкций, ситуативность многих конструкций, длинноты и т.д.
Заметим, что компьютеры не обладают интеллектуальными способностями, способностями адекватно оценивать поступающие от пользователя сообщения. Соответственно это, в общем, то и вызвало появление языков программирования. Но искусственные языки создаются не только по этой причине. Опыт показывает, что в ряде случаев они являются более удобными средствами общения, чем естественные языки. Хотя с их помощью и нельзя описать определённые объекты предметной области.
В настоящее время и в ближайшем будущем вряд ли возможно будет использовать в качестве средства общения естественный язык в полном объёме. Можно говорить лишь о некотором подмножестве естественного языка, которое характеризуется строгой предметной направленностью, обеднённой лексикой и упрощенным синтаксисом. Причём в ряде случаев эти ограничения весьма значительны и заметно затрудняют общение.
По этой причине некоторые специалисты считают, что при общении с системой узкой ориентации целесообразно использовать не ограниченный естественный язык, а специализированные формальные языки, поскольку изучить директивы легче, чем запомнить ограничения, налагаемые на естественный язык, и следовать им в ходе диалога, следить за допустимостью формулировок сообщений.
В специализированных системах в качестве средства общения иногда используются редуцированные проблемно-ориентированные языки - рабочие языки. Они имеют четкую предметную направленность, по сравнению с естественным ограничены в лексике, синтаксисе и сфере применения.
В рамках данного подхода, рассматривающего общение с компьютером посредством специфических языков, проведено большое число исследований, направленных на выявление основных требований к таким языкам. Рассмотрим требования к таким языкам, сформулированные специалистом по языкам программирования Б. Шнейдерманом [4]:
1) минимум понятий, нужных для начала работы: простые операции должны быть просты;
2) минимальный синтаксис: синтаксис должен быть даже для сложных операций;
3) стабильность: операторы должны иметь постоянную семантику в любом контексте;
4) гибкость: язык должен охватывать процесс мышления пользователя, чтобы обеспечить много степеней свободы в формулировании высказываний;
5) нечувствительность: небольшое изменение в содержании сообщения должно отражаться незначительным изменением в выражении на этом языке;
6) простота расширения и модификации: после выбора подхода реорганизация не должна представлять сложность;
7) минимум исключений: структура языка должна быть однородна;
8) простота обнаружения ошибок: должна быть минимизирована вероятность появления ошибок и должна быть обеспечена выдача адекватных сообщений о них;
9) унифицированность: должен быть одинаковый синтаксис для запросов, замены, добавления и удаления данных, определений и управления защитой данных.
Проблемам языка общения посвящено большое число исследований, однако их выводы нельзя непосредственно переносить на обучающихся. Объясняется это не только тем, что в силу возрастных возможностей они нуждаются в более доступном языке. Не меньшее значение имеет и тот факт, что область обучения охватывает значительно более разнообразные ситуации общения, чем обычные ситуации решения непрофессиональным пользователем задач с помощью компьютера. Можно условно выделить три ситуации, каждая из которых предъявляет особые требования к организации диалога и к языку общения [I].
Первая моделирует ситуацию субъект-субъектного обучения (в рамках традиционного обучения она соответствует изложению нового материала). Основная проблема состоит в том, чтобы обеспечить понимание обучающимся текста сообщения.
Второй тип ситуации моделирует субъект-объектную ситуацию обучения, т.е. ситуацию обучения при решении разнообразных учебных задач (например, математических, химических).
Третий тип ситуаций наблюдается в тех случаях, когда пользователь приходит со своей задачей. Этот тип включает разнообразные ситуации, которые в значительной мере зависят от того, какие функции выполняет компьютер.
При таком разнообразии ситуаций представляется нецелесообразным говорить о некоторых единых требованиях к языку общения.
В настоящее время уже стало очевидно, что процесс коммуникации человека с компьютером имеет одностороннюю природу. А потому при организации общения необходимо выявить естественные для пользователя коммуникативные средства в позициях как отправления, так и получения сообщения. Нужно разработать удобные и естественные средства для человека языки общения человека с машиной и машины с человеком. В подобных системах естественно было бы разделение лингвистической и психологической естественности языка общения.
При организации, по-видимому, для выбора языка человек-машина предпочтительнее критерий психологической естественности, тогда как язык машина-человек должен быть близок к естественному языку.
Заключение
Так каким же быть языку общения - искусственным или естественным? Ясно одно, что предпочтения, отдаваемые языковым или неязыковым средствам общения, а также их комбинациям должны в каждом конкретном случае базироваться на соображениях психолого-педагогической целесообразности. Последнее включает способность средств общения эффективно обеспечивать достижение поставленных целей в максимально короткий срок и в условиях психологически щадящего режима деятельности обучаемого. Так, выбор языка общения полностью зависит от задач, стоящих перед обучением, и его предметного содержания. Существуют фрагменты обучения, в которых должен моделироваться диалог на естественном языке, в других же ситуациях более эффективным оказывается искусственный язык.
Взгляд на обучение, как на интеллектуальный эксперимент по усвоению знаний, диктует необходимость создания новых математических моделей, которые с одной стороны используют концепцию дидактики и адекватно отображают когнитивные адаптивные процессы, а с другой стороны реализуют методы построения АОС.
Литература
1. Машбиц Е.И., Андриевская В.В., Комиссарова Е.Ю. Диалог в обучающей системе. Киев, “Выща школа”, 1989.
2. Ерофеев А.А., Поляков А.О. Интеллектуальные системы управления. СПб: Издательство СПбГТУ, 1999.
3. Савохин А.В. Представление знаний в интеллектуальных системах обучения. Пенза, 1990.
4. Шнейдерман Б. Психология программирования. Человеческие факторы в вычислительных и информационных системах. М., “Радио и связь”, 1984.
5. Норенков Ю.И. Исследование и разработка принципов построения адаптивных обучающих систем. М., 1993.
6. Осипов Г.С. Приобретение знаний интеллектуальными системами. М., “Наука”, 1997.
7. Петренко В.Ф. Психосемантика сознания. Изд-во Московского университета, 1988.
8. Леонтьев А.А. Семантическая структура слова. Психолингвистические исследования. Изд-во М., “Наука”, 1971.
| Site of Information
Technologies Designed by inftech@webservis.ru. |
|