מושגים מורכבים כמו "חשיבה" ו"תודעה", ואפילו מושגים המוגדרים בקלות רבה יותר, כגון "אינטליגנציה" ו"ידע", בקרב מומחים בעלי פרופילים שונים (לדוגמה, ניתוח מערכות, מדעי המחשב, נוירופסיכולוגיה, פסיכולוגיה, פילוסופיה וכו') יכולים להיות שונים באופן משמעותי.
ייצוג מלא והולם של ידע, הנתפס באופן חד משמעי על ידי אנשים ומכונות כאחד, הוא הבעיה העיקרית של חילופי מידע מודרניים. חילופי מידע כאלה מבוססים על מערכת של מושגים ויחסים המרכיבים את הידע.
סיווג ידע
ניתן לסווג אותם למספר קטגוריות: מושגית, בונה, פרוצדורלית, עובדתית ומטא-ידע.
- ידע מושגי הוא קבוצה של מושגים ספציפיים המשמשים בפתרון בעיות. הם משמשים לעתים קרובות במדעי היסוד ובתחומים תיאורטיים של המדע. למעשה, ידע מושגי מהווה את המנגנון המושגי של המדע.
- ידע קונסטרוקטיבי - סטים של מבנים, מערכות ותתי מערכות, וכןאינטראקציות ביניהם. בשימוש פעיל בטכנולוגיה.
- ידע פרוצדורלי הוא השיטות והאלגוריתמים הנפוצים ביותר במדעים יישומיים.
- ידע עובדתי הוא המאפיינים של אובייקטים ותופעות, כמותיים ואיכותיים כאחד. משמש לרוב במדעי הניסוי.
- Metaknowledge הוא כל ידע על ידע, מערכת הארגון שלו, ההנדסה שלו והסדר וכללי היישום שלו.
ארגון ידע
מערכת ארגון ידע היא תהליך של מתן מידע בצורה של מסרים שיכולים להיות מוכרים (דיבור בעל פה ובכתב, תמונות וכו') ויוצא דופן (נוסחאות, אובייקטי מפה, גלי רדיו וכו').
כדי שמערכת ארגון ידע תהיה מובנת ומוצלחת, יש צורך להשתמש במערכת כללים מובנת ובונה שלפיה ידע יוצג וייתפס. לשם כך, אדם משתמש בשפה ובכתב.
Language
השפה הופיעה והתפתחה בשל העובדה שהידע שנצבר על ידי אנשים כל הזמן צריך להיות מוצג, לבטא, לאחסן ולהחליף. מחשבה שלא ניתן לבטא על ידי מבנה פורמלי (שפה, תמונה) מאבדת את ההזדמנות להפוך לחלק מחילופי המידע. זו הסיבה שבמהלך ההיסטוריה של האנושות, השפה הייתה הצורה היעילה ביותר של ייצוג ידע.
ככל שהשפה עשירה יותר, כך היא מבטאת יותר ידע, בהתאמה, מה שהופך את תרבות האנשים לעשירה יותר, מה שבתורו, מאפשר לך לפתח יותר ויותר מערכות יעילות לארגון ידע.
שפהמדע
הבעיה העיקרית בשימוש בשפה כצורה של ייצוג ידע היא המשמעות הסמנטית המעורפלת של מילים ומשפטים. לכן לשפת המדע יש תפקיד מיוחד בפורמליזציה של הידע.
המטרה העיקרית של שפת המדע היא לאפיין ולתקן את צורות הביטוי, הדחיסה והאחסון של הידע. בעזרת הצגה טיפוסית וסטנדרטית של ידע, אפשר להיפטר מפוליסמיה או אי בהירות סמנטית של השפה.
מה, בתנאים הטבעיים של התפתחות השפה, הופך שפה לעשירה יותר (פוליסמיה של ביטויים), הופך למכשול בתהליך של חילופי ידע, מה שמגביר את הסיכון לאי הבנה, רעש סמנטי ותפיסה מעורפלת של מידע.
סיווג ידע
אחת השיטות העיקריות לפורמליזציה של ידע היא סיווג. זוהי חלוקת הידע לקבוצות בהתאם למעמד מסוים. כלומר, רק מידע שעומד בקריטריונים מסוימים התואמים למחלקה נכנס למחלקה מסוימת של ידע.
סיווג היא שיטה חשובה במיוחד לשיטתיות מדעית, שהיא הכרחית בשלב הראשון של היווצרות ידע בסיסי של כיוון מדעי. לדוגמה, במדעי המחשב ללא סיווג, אין שוויון המאפשר לך לפתור משימות חשובות כמו השוואה, חיפוש וסיווג. ללא סיווג במדע, לא היו לנו מערכות ארגון נתונים ייחודיות וחשובות כל כך כמו הטבלה המחזורית.
מודלים של ייצוג ידע
הטבלה המחזורית, טבלת הדרגות, הקוד הפלילי, עצי משפחה ומערכות סיווג אחרות הם מודלים של ייצוג ידע. אלו הם מבנים פורמליים המקשרים ידע מסוים: עובדות, תופעות, מושגים, תהליכים, אובייקטים, יחסים.
כדי להבין ולעבד ידע על תחום נושא מסוים על ידי מחשב, ידע זה חייב להיות מוצג בצורה מסויימת, רשמית. בהתאם למטרה, עיבוד הידע על ידי מחשב מתרחש בהתאם למודל הבנוי על אלגוריתם. בהתאם לכך, הידע המוצג במודל תלוי באלגוריתם לעיבודו.
קיימים מספר מודלים של ייצוג ידע במערכות מומחים. העיקריים שבהם הם ייצור, מסגרת, רשת ולוגי.
סיווג דגמים
מודלים של ייצוג הידע המפורטים לעיל, ודוגמאותיהם להלן, אם כי נפוצות, רחוקות מלהיות היחידות. כיום, ישנם מודלים רבים הנבדלים זה מזה מבחינת תוקף, גישות ליצירתם ועקרונות הארגון שלהם.
לדוגמה, הטבלה שלהלן מציגה את סוגי המודלים של ייצוג ידע, חלוקתם לאמפירית ותיאורטית, וכן חלוקה נוספת.
| מודלים אמפיריים | מודלים תיאורטיים |
| דגמי ייצור | מודלים לוגיים |
| דגמי רשת | דקדוקים פורמליים |
| דגמי מסגרת | מודלים קומבינטוריים |
| Lenemy | מודלים אלגבריים |
| רשתות עצביות | |
| אלגוריתמים גנטיים |
דוגמנות אמפירית
מודלים אמפיריים של ארגון וייצוג ידע לוקחים את האדם כדוגמה ומנסים לגלם את ארגון הזיכרון, התודעה ומנגנוני קבלת ההחלטות ופתרון בעיות שלו. מודלים אמפיריים מתייחסים לכל סוג של מודל שנבנה על בסיס תצפיות אמפיריות, במקום קשרים שניתן לתאר ולעצב בצורה מתמטית.
מודלים אמפיריים הוא כינוי כללי למודלים של ייצוג ידע שנוצרים על בסיס תצפיות וניסויים.
מודל אמפירי פועל על פי עיקרון סמנטי פשוט: היוצר מתבונן באינטראקציה של המודל והרפרנט שלו. עיבוד המידע המתקבל יכול להיות "אמפירי" במובנים רבים, החל מנוסחאות אנליטיות, קשרים סיבתיים ועד לניסוי וטעייה.
דגמי ייצור של ייצוג ידע
מודל ייצוג נתונים זה מבוסס לרוב על קשרים וסיבתיות. אם ניתן לייצג את המידע בצורה של תנאים מהסוג "אם, אז", אז המודל הוא ייצור. הוא משמש לרוב ביישומים ופשוט מלאכותימודיעין.
מודלים לייצור ייצוג ידע הם לרוב תוכנות מחשב המספקות צורה כלשהי של בינה מלאכותית עם מערכת כללי התנהגות, כמו גם את המנגנון הדרוש לביצוע כללים אלה בתנאים מסוימים.
הפקה (מערכת של כללים) מורכבת משני חלקים: תנאי מוקדם ("IF") ופעולה ("DAN"). אם התנאי המוקדם של הייצור תואם את המצב הנוכחי של העולם, אז המודל פועל. מודל הייצור מכיל גם מסד נתונים, המכונה לפעמים זיכרון עבודה, המכיל ידע עדכני.
החסרונות של מודל הייצור הם שאם מספר הכללים גדול מדי, פעולות המודל עלולות לסתור זו את זו.
רשתות סמנטיות
הם מבוססים על שלמות התמונה והם המודלים החזותיים ביותר של ייצוג ידע. הרשת הסמנטית מיוצגת לרוב כגרף או כמבנה גרף מורכב, שהצמתים או הקודקודים שלו מייצגים אובייקטים, מושגים, תופעות, והקצוות מייצגים יחסים בין אובייקטים, מושגים ותופעות מסוימים.
ניתן לייצג בקלות את הרשת הסמנטית הפשוטה ביותר כמשולש, שקודקודיו הם מושגים כמו, למשל, "כלב", "יונק" ו"עמוד שדרה". במקרה זה, הקודקודים יחברו את צלעות המשולש, אשר ניתן לסמן על ידי קשרים ויחסים כמו "יש", "בעל", "יש". בדרך זו אנו מקבלים מודל ייצוג ידע שממנו אנו לומדים,שכלב הוא יונק, ליונקים יש עמוד שדרה, ולכלב יש עמוד שדרה.
מודלים כאלה הם המחשה, ובעזרתם תוכלו לייצג בצורה היעילה ביותר מערכות מורכבות וקשרים סיבתיים. בנוסף, ניתן להשלים את הרשתות הסמנטיות הללו בידע חדש על ידי הרחבת רשת קיימת, כלומר, ניתן להפוך משולש למלבן, לאחר מכן למשושה, ולאחר מכן לרשת מורכבת של צורות מצטלבות, שבהן ניתן לצפות, למשל, ירושה של נכסים.
דגם מסגרת
דגם המסגרת נקרא כך מהמילה האנגלית מסגרת - מסגרת או מסגרת. מסגרת היא מבנה שאוסף נתונים המשמשים לייצוג מושג מסוים.
כמו בסוציולוגיה, שבה פריימים הם מעין נתונים סטריאוטיפיים המשפיעים על התפיסה האנושית של העולם ועל תהליך קבלת ההחלטות, במדעי המחשב ובעבודה עם בינה מלאכותית, משתמשים במסגרות ליצירת נתונים מובנים המייצגים מצבים סטריאוטיפיים. למעשה, זוהי מערכת הנתונים הראשונית והבסיסית שעליה בנויה תפיסת העולם על ידי בינה מלאכותית.
מלבד היותם מודלים יעילים של ייצוג ידע, מסגרות פעילות לא רק במדעי המחשב. הם היו במקור וריאציה של רשתות סמנטיות.
פריים מורכב מחריץ אחד או יותר. בתורו, חריצים יכולים בעצמם להיות מסגרות. לפיכך, מודל המסגרת מסוגל לייצג אובייקטים רעיוניים מורכבים, ויוצרים שרשרת היררכית רחבה.ידע.
מודל מסגרת ייצוג הידע מכיל מידע על אופן השימוש במסגרת, למה לצפות במהלך ואחרי השימוש בה, ומה לעשות כאשר הציפיות משימוש במסגרת אינן מתקיימות.
סוגים מסוימים של נתונים במודל מסגרת קבועים, בעוד נתונים אחרים, המאוחסנים בדרך כלל בחריצי מסוף, יכולים להשתנות. חריצי טרמינל מטופלים לרוב כמשתנים. חריצים ומסגרות ברמה העליונה נושאים מידע על המצב, וזה תמיד נכון, אבל חריצים מסוף לא חייבים להיות נכונים.
מסגרות של רשת מורכבת אחת יכולות לשתף את החריצים של פריימים אחרים של אותה רשת.
מסד הנתונים יכול לאחסן מסגרות אב טיפוס (בלתי ניתנות לשינוי) ומסגרות מופעים שנוצרו באופן מצבי כדי לייצג מצב או מושג מסוים.
דגמי מסגרות של ייצוג ידע הם אחד מהמגוון המסוגלים ביותר ומסוגלים להציג סוגים שונים של ידע:
- מבני מסגרת משמשים לייצוג מושגים ואובייקטים;
- תפקידי מסגרת מציינים אחריות לתפקיד;
- תסריטי מסגרת מתארים התנהגות;
- מצבי מסגרת משמשים לייצוג מדינה ופעילויות.
רשתות עצביות
ניתן להוסיף אלגוריתמים אלו גם על תנאי לקבוצת המודלים המבוססים על גישה אמפירית לידע. למעשה, רשתות עצביות מנסות להעתיק את התהליכים המתרחשים במוח האנושי. הם מבוססים על התיאוריה שמערכת בינה מלאכותית עם אותם מבנים ותהליכים, כמו במוח האנושי, יוכלו לקבל תוצאות דומות בתהליך קבלת החלטות, הערכת מצבים ותפיסת מציאות.
גישה נכונה תיאורטית
מודלים מתמטיים, חיזויים ולוגיים של ייצוג ידע מבוססים על גישה זו. מודלים אלו מבטיחים החלטות נכונות מכיוון שהם מבוססים על היגיון פורמלי. הם מתאימים לפתרון בעיות פשוטות מתחום נושא מצומצם, הקשור לעתים קרובות להיגיון פורמלי.
מודלים לוגיים של ייצוג ידע
זהו אחד המודלים הפופולריים ביותר המבוססים על גישה תיאורטית. המודל הלוגי משתמש באלגברה, מערכת האקסיומות וכללי ההסקה שלה. המודלים הלוגיים הנפוצים ביותר משתמשים במונחים - קבועים לוגיים, פונקציות ומשתנים, כמו גם פרדיקטים, כלומר ביטויים של פעולות לוגיות.
