AI-2009 Day 14 (Лекции 2009 года)

Искусственный интеллект – IV курс – День 14, лекции № 27, № 28 01.12.2009.

ОБЩЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА С СИСТЕМОЙ ИИ

(Искусственный интеллект и естественный язык)

Естественный язык в работах по искусственному интеллекту. Первые шаги.

В 60-е – 70-е гг. ХХ века специалистов в области искусственного интеллекта интересовала прежде всего проблема моделирования понимания сообщений/текстов. Были реализованы системы, способные «поддерживать диалог» с человеком на естественном языке, интерпретировать словесные команды роботу (действующему в «Мире кубиков»), решать задачи в словесной формулировке.

Система ELIZA (DOCTOR) – Дж. Вейзенбаум (1966)

Система относится к классу Conversation Machines, разработчики которых надеялись на то, что их творения смогут пройти Тест Тьюринга.

Версия DOCTOR моделирует диалог врача-психоаналитика (система) с пациентом (человек).

Фрагмент диалога с системой ELIZA:

USER: MY MOTHER TAKES CARE OF ME

ELIZA: WHO ELSE IN YOUR FAMILY TAKES CARE OF YOU

USER: MY FATHER

ELIZA: YOUR FATHER

USER: YOU ARE LIKE MY FATHER IN SOME WAYS

ELIZA: WHAT RESEMBLANCE DO YOU SEE

USER: YOU ARE NOT VERY AGGRESSIVE

ELIZA: WHAT MAKES YOU THINK I AM NOT VERY AGGRESSIVE

Для формирования ответов система использует простейшие шаблоны и связанные с ними правила, например:

(<any-1> you <any-3> me) → (what makes you think I <any-3> you)

USER: IT SEEMS THAT YOU HATE ME

ELIZA: WHAT MAKES YOU THINK I HATE YOU

(<any-1> you are <any-3>) -> (what makes you think I am <any-3>)

USER: YOU ARE NOT VERY AGGRESSIVE

ELIZA: WHAT MAKES YOU THINK I AM NOT VERY AGGRESSIVE

Система APRIL – М.Г.Мальковский (1969)

Система APRIL решает арифметические задачи в словес­ной формулировке. Результатом ее работы является ответ (формула или число), иногда сопровождаемый некоторыми комментариями, или сообщение (также сопровождаемое комментариями) о том, что задачу решить не удалось.

Система решает довольно узкий круг задач из школь­ного курса математики (1-2-й классы) – так называемые задачи «на владение». Каждая задача решается независимо от других.

На входной язык системы наложены достаточно жесткие ог­раничения, которые, впрочем, абсолютно естественны для рассмат­риваемого класса задач. Так, условие задачи должно быть сформулировано в виде трех простых предложений, а все слова, встречающиеся в тексте условия, должны быть знакомы системе (записаны в ее словарь).

Наиболее серьезное внимание было уделено разработке мето­дов, позволяющих учитывать возможность варьирования словесных формулировок условий задач и употребления в тексте неполных (эллиптичных) конструкций. Так, внешне непохожие задачи № 1, № 2 и № 3 система сводит к од­ному типу задач, а решая задачи, которые человек воспринимает как имеющие решение и притом единственное, несмотря на отсутст­вие подразумеваемых уточняющих слов, она делает примерно те же предположения, что и человек.

Задача N 1: У Саши 5 яблок. У Пети 10 груш. Сколько фруктов у ребят?

ОТВЕТ: 15

Задача N 2: У человека 10 книг. У второго человека в 2 раза меньше. Сколько книг у них вместе?

ОТВЕТ: 15

Задача N 3: На стол положили 6 книг. Затем еще 4 книги. Сколько книг на столе?

ЕСЛИ ВО ВСЕХ ФРАЗАХ ИМЕЕТСЯ В ВИДУ "СТОЛ", ТО

ЕСЛИ В НАЧАЛЬНЫЙ МОМЕНТ КОЛИЧЕСТВО ОБЪЕКТОВ "КНИГА" В МЕСТЕ "СТОЛ" = 0, ТО

ПРЕДПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ОТВЕТ: 10

Первые эксперименты показали и принципиальную возможность моделирования процессов владения языком, и чрезвычайную сложность естественного языка как объекта исследования.

Естественный язык в деятельности человека

Как мы знаем, интеллектуальная деятельность предполагает создание и использование абстрактных объектов (понятий), освобожденных от второстепенных, привходящих характеристик и отражающих наи­более существенные стороны действительности. Она реализует выс­шую форму регуляции деятельности человека в предметной среде.

В свою очередь существенность, значимость отражаемого оп­ределяется деятельным контекстом: в процессе управляемой мышле­нием деятельности и в соотнесении с ее целями и средствами. Очевидно, что деятельность человека нельзя рассматривать в отрыве от его общественных отношений. В соци­альной среде, в условиях общественного разделения труда структу­ра человеческой деятельности усложняется. Человек может выпол­нять лишь отдельные этапы решения задачи, а цель деятельности может быть связана с его непосредственными потребностями кос­венным путем. При этом функции регуляции совместной и дифферен­цированной деятельности выполняет коммуникативная деятельность (общение), заключающаяся в обмене информацией о деятельности индивидуальной.

В качестве средства такого обмена (средства общения) ис­пользуется знаковая система социального уровня – язык. Связи языковых знаков (элементов языка) с психическими явлениями и объектами психического взаимодействия объективированы в соци­альной группе носителей данного языка и относительно константны для нее. Каждый член группы воспринимает эти связи как данные извне, как существующие объективно, а процесс усвоения этих связей (и знаков языка) – одна из необходимых предпосылок фор­мирования личности, включения человека в систему общественных отношений. Овладевая языком, человек приобретает детально раз­работанную систему объективации и реализации собственной психи­ческой деятельности, активно используемую им в ходе социальных взаимодействий.

Основными элементами языка как знаковой системы являются языковые знаки, образующие субстанцию языка. Они связаны внут­рисистемными отношениями, определяющими как структуру языка в целом, так и структуру конкретных знаковых конструкций, и учас­твуют в отношениях с внеязыковыми объектами.

Языковой знак – материальный объект, поставленный в соот­ветствие некоторому другому объекту и заменяющий последний в ходе деятельности (свойство знаковости). Другими словами, если некоторый объект является знаком, то он поставлен в соответст­вие некоторому другому объекту и способен его заменять. Отметим также, что знаки следует отличать от единиц языка: фонем, морфем и слов (в естественном языке). Фо­немы свойством знаковости не обладают и служат лишь исходным материалом для построения знаков языка, а морфемы и слова яв­ляются знаками.

Второй атрибут языкового знака – его конвенциальность, или немотивированность. Это свойство означает, что устанавливается указанное соответствие соглашением людей, использующих язык (всюду в данном разделе, если специально не оговаривается иное, речь идет о языке человека). Знак может не иметь никакого сход­ства с объектом, в соответствие которому он поставлен, и не быть связанным с ним причинно-следственными отношениями.

Однако выбор материального объекта на роль знака не может быть произволен абсолютно. Объект должен обладать так называе­мыми системообразующими свойствами – необходимыми для включения его в систему языка.

К числу системообразующих свойств языка относятся дискрет­ность («членораздельность») и неоднородность («различаемость») его элементов. Неоднородность языка проявляется и в его иерар- хичности – в языке может быть выделено несколько иерархических неоднородных уровней, единицы каждого из которых относительно однородны (морфемы – как единицы морфологического уровня, нап­ример). С особенностями речевого аппарата человека связан прин­цип линейности в языке – в конструкциях, построен­ных по правилам языка, знаки могут располагаться лишь в линей­ной последовательности, то есть цепочкой.

Как элементы системы (языка) знаки обладают еще рядом свойств. Связь знака с внеязыковыми объектами задается отноше­ниями: сигматическими – связь знака с реальными объектами и яв­лениями действительности или отдельными аспектами их; семанти­ческими – связь с психическими моделями соответствующих сторон реальности или с моделями реально не существующих объектов; прагматическими – связь с людьми, использующими знаки языка в своей деятельности. Синтаксические отношения (при описании ес­тественных языков обычно рассматриваются два уровня синтакси­ческих отношений: морфологический и синтаксический в узком смысле) характеризуют связи между знаками как элементами языка: иерархические – отношения вхождения знака в сложный знак; син­тагматические – отношения взаимодействия знаков или их классов; парадигматические – отношения между элементами одного класса, например, формами одного слова.

Характеристика языка как знаковой системы, элементы кото­рой связаны отношениями с различными сторонами действительнос­ти, полезна и при рассмотрении процессов его использования (традиционная, начиная с работ Ф. де Соссюра, проблема лингвисти­ки «язык – речь»). Язык является знаковой системой социального уровня. Выбор знаков, правил их комбинирования и соотнесения с явлениями объективного и субъективного планов закреплен общест­венным соглашением, которое разделяют все владеющие данным язы­ком. Тем самым язык задает нормы интерпретации и употребления знаков. А в реальных процессах его использования языка на осно­ве этих общих норм строятся и анализируются конкретные знаковые конструкции, описывающие конкретные ситуации.

Таким образом, процесс использования языка – речевая дея­тельность (РД) – может быть охарактеризован как актуализация и конкретизация существующих в языке в потенциальной форме син­таксических отношений и отношений знаков с внеязыковыми объек­тами: выбор нужной формы слова при синтезе, установление акту­ального сигматического отношения с реальным объектом – денота­том и т.п. Результатом РД при синтезе является сообщение, несущее определенную информацию и о самом языке (по правилам которого оно построено), и о ситуации, в которой оно было синтезировано, и об авторе.

В структурном плане сообщение представляет со­бой наделенную структурой линейную последовательность знаков. Каждый знак характеризуется его позицией в цепочке и актуальны­ми синтаксическими отношениями с другими знаками. «Нечленимые» в языке знаки – материальные оболочки «элементарных» языковых единиц (морфем, неизменяемых слов, фразеологизмов) – «воспроиз­водятся» в речевом произведении в готовом виде. Структурно сложные знаки строятся из составляющих по правилам языка.

Общение, или коммуникативная деятельность, предполагает наличие не менее двух носителей языка – автора сообщения и суб­ъекта, которому это сообщение адресовано, – реципиента (в слу­чае диалога они естественным образом поочередно «меняются мес­тами»), а также наличие некоторой совместной деятельности, ко­торую общение должно регулировать.

Определенное сходство в структурном и функциональном плане с естественными языками имеют и представители класса искусственных языков.

Хотя проблема соотношения естественных и искусственных языков представляется на первый взгляд (и является на самом де­ле) тривиальной, при ее рассмотрении часто допускаются ошибки. Одна из наиболее распространенных – абсолютизация временных и несущественных различий (существенные при этом как правило упускаются из виду), учет особенностей искусственных языков, существующих в данный момент, и неоправданный перенос выявляе­мых при этом различий на весь класс искусственных языков вооб­ще. Очевидно, что в этом случае и сама проблема подменяется другой.

Единственное непреходящее отличие естественного языка от всех прочих – которые и следует называть искусственными – свя­зано с историей его возникновения. Естественный язык – продукт, естественно-исторически возникший из объективных общественных потребностей (в первую очередь из потребности в общении, регу­лирующем совместную и дифференцированную деятельность) на ран­них этапах общественного развития, когда человеческое познание было практически нерефлексивным и никакое активное созна­тельное регулирование процесса создания языка было невозможно.

Объективность существования ЕЯ объясняет, почему многие языковые реликты, исключения и нерегулярности «живут» в языке до сих пор, а попытки избавиться от них, модернизировать, улуч­шить язык часто заканчиваются неудачей. Для того, чтобы некоторые новшества попали в язык, «зак­репились» в нем, их должно усвоить большинство носителей языка (и при спонтанном развитии языка новшества, возникшие в речи, попадают в язык лишь в этом случае). Это и есть объективация. В противном же случае (без объективации) модернизатор, пусть даже руководствующийся самыми благими намерениями, окажется в поло­жении Шалтая-Болтая из «Алисы в Зазеркалье».