Интеллектуальные информационные системы назначение и принципы создания

«Военная мысль» № 7. 2004 г. (стр. 22-25)

Интеллектуальные информационные системы: назначение и принципы создания

Заместитель начальника управления 27 ЦНИИ МО РФ

полковник В. К КОЗИЧЕВ,

кандидат технических наук

ОДНИМ из главных направлений повышения эффективности современных автоматизированных систем организационно-информационного типа является их интеллектуализация. Это означает, что наряду с традиционными функциями сбора, хранения, накопления, поиска, обработки информации и передачи данных в систему включаются средства автоматизации таких «семантических задач», как машинный перевод, смысловой поиск, обработка текстовых сообщений (для их реферирования, аннотирования, классификации), выделение фактографических данных из текста документа и т.п. Для решения подобных задач необходимо автоматизировать процессы сопоставления содержания текстовых сообщений, что составляет основу интеллектуальных информационных систем (ИИС) и требует соответствующего методического аппарата формализации и распознавания текстовых сообщений на естественном языке (ограниченном естественном языке), а также построения соответствующих инструментальных средств смысловой обработки таких сообщений.

Обсуждению названных проблем посвящено большое количество научных монографий, учебных и научно-популярных изданий, вышедших в свет за последние 15-20 лет. Среди них особый интерес вызывают работы, посвященные вопросам интеллектуализации процесса «общения» пользователя с конкретной информационно-расчетной системой, в том числе и смыслового распознавания и анализа естественно-языковой информации. Именно от успешности решения данной проблемы в той или иной степени зависит выполнение практически всех остальных задач.

Исследования в области смыслового (семантического) распознавания естественно-языковой информации (ЕЯ-информации) осуществляются в двух основных направлениях: первое - разработка теоретико-множественных и вероятностно-статистических методов и моделей анализа текстов; второе - разработка формально-логических и логико-лингвистических методов, основанных на глубоком и всестороннем грамматическом и стилистическом анализе документов.

В основу первого направления положено выявление закономерностей, присущих элементам разговорной речи, неформализованной и слабоформализованной информации для их последующего математического анализа. При этом широко применяются алгебра отношений, теория множеств, методы корреляционного и статистического анализа, проверка однородности выборок и другие «классические» подходы. Типичным примером такой информационной системы стала разработанная на основе указанного математического аппарата поисковая система SMART, первоначально созданная в учебно-демонстрационных целях американским ученым Г. Сэлтоном еще в начале 70-х годов прошлого века. Дальнейшее развитие названные методы получили в трудах ученых МГУ им. М.В. Ломоносова.

Второе направление исследований в области смыслового распознавания ЕЯ-информации связано с компьютерной лингвистикой. Оно предполагает разработку методов, алгоритмов, лингвистических процедур распознавания смыслового тождества структурных единиц текста и построения базы грамматических правил для обработки естественного языка, а также создание системы словарей терминов и смысловых связей между ними, т.е. так называемой лингвистической базы знаний. Лингвистические методы обеспечивают наиболее высокое качество поиска текстовых документов и другие виды анализа, составляющие сущность интеллектуальных информационных систем: автоматическое реферирование и аннотирование, перевод с одного естественного языка на другой и т.п. Существенный вклад в разработку и развитие данного направления внесли ученые и специалисты 27-го Центрального НИИ Министерства обороны но главе с профессором ГГ. Белоноговым. Сложность комплексной практической реализации предложенных ими методов на ЭВМ до настоящего времени была обусловлена недостаточностью основных компьютерных ресурсов для полного анализа ЕЯ-информации. Возможности современных ЭВМ позволяют комплексно решать указанную проблему.

Современные исследования в области интеллектуализации автоматизированных систем и технологий направлены на создание универсальных инструментальных средств, позволяющих генерировать интеллектуальные надстройки как в уже используемых автоматизированных системах, так и во вновь разрабатываемых. Очевидно, что такой аппарат должен сочетать преимущества обоих отмеченных направлений.

Особенно актуально решение задачи интеллектуализации для автоматизированных систем, оперирующих большими объемами различной (по лексическому составу и содержанию) текстовой информации и обеспечивающих не только преобразование формы ее представления, но и автоматизацию процессов распознавания текстовых сообщений и сопоставления их содержания. При этом такая автоматизированная система может быть отнесена к типу ИИС и рассматриваться как «электронный подсказчик» для должностных лиц органов военного управления (ОВУ). Следует отметить, что создание ИИС, в которой реализованы семантические процессы полностью в автоматическом режиме, без ограничений на предметно-тематическую область, весьма затруднительно. Эффективная практическая реализация возможна только для процессов, которые в незначительной степени зависят от субъективных знаний пользователя. К таким процессам прежде всего относится смысловой поиск текстовых документов, на котором фактически основаны остальные виды семантической обработки информации.

В настоящее время создание ИИС с реализацией смыслового поиска информации в большинстве своем не выходит за рамки экспериментальных образцов, особенно при обработке текстов на русском языке. Существующие информационные системы, в которых решаются отдельные задачи семантической обработки текста, имеют серьезные недостатки. Они связаны в основном с ограниченными возможностями языковых средств по поиску информации, в частности с отсутствием возможности задания неформализованных запросов, наиболее актуальных при организации ретроспективного поиска. Кроме того, ограничены средства адаптации ИИС к обрабатываемой предметной области, чаще всего ориентированные не на пользователей системы, а на ее разработчиков. Перечисленные недостатки препятствуют широкому распространению ИИС в практике работы должностных лиц ОВУ.

Выходом из создавшегося положения является ориентация в первую очередь на такие принципы создания-ИИС, как интеллектуальность, открытость, наглядность и адаптивность.

Принцип интеллектуальности предполагает, что информационная система должна обеспечивать поиск как по библиографическому описанию документов (профилю), так и по контексту документов и степени их принадлежности к предметным рубрикам (смысловой поиск). Кроме того, данный принцип предусматривает возможность формирования и накопления различных знаний, выполнения проблемно-ориентированных запросов, уточняющего поиска и т.д.

Открытость означает, что должны поддерживаться стандартизованные интерфейсы для встраивания в существующие системы.

Наглядность связана с наличием средств систематизации и упорядочения документов.

Под адаптивностью понимается возможность динамической настройки ИИС в процессе ее эксплуатации на обрабатываемую предметную область, информационные и эргономические потребности должностных лиц ОВУ. Другими словами, принцип адаптивности предполагает устойчивую работу системы во многих предметных областях.

Останавливаясь на военных аспектах применения ИИС, следует подчеркнуть важность реализации многопользовательского режима работы информационных фондов. Одни и те же сведения (например, по оперативной обстановке в зоне локальных и международных конфликтов) могут представлять интерес для одних должностных лиц и быть неактуальными для других. В связи с этим для повышения оперативности и качества поиска информации целесообразны ведение адаптивной терминологической базы знаний пользователей и учет их типовых запросов.

Эффективная реализация вышеперечисленных принципов невозможна без оснащения ИИС соответствующими инструментальными средствами, т.е. комплексом программных и информационных средств - процедур и программ анализа текстовых сообщений, баз знаний и информационных массивов системы, а также средств их ведения и адаптации к предметной области.

Названные выше принципы приобретают особый смысл в условиях внеплановой и оперативной обработки новых сведений, поступающих в ОВУ от подчиненных или взаимодействующих объектов. При этом должностное лицо ОВУ выполняет анализ поступивших данных как по «своему» участку, так и в случае необходимости по «смежному». Если ИИС уже функционирует некоторое время, то в ее базе знаний имеется «опыт» ранее работавших пользователей по той или иной тематике. Таким образом, система способна выступать (правда, с некоторыми ограничениями) в роли независимого эксперта - подсказчика.

Таким образом, предложенные в данной статье принципы создания ИИС могут обеспечивать оперативную разработку персональных систем, ориентированных на функциональные потребности конкретного должностного лица, и, следовательно, широкое внедрение интеллектуальных информационных систем в органы военного управления Вооруженных Сил Российской Федерации.

Сэлтон Г. Автоматизированная обработка, хранение и поиск информации. М.: Советское радио, 1973.

Интеллектуальные информационные системы: Методическое пособие/ Под ред. Ю.В. Гайковича. М.: Воениздат, 1991.