Компьютерная лингвистика и когнитивные элементы

В зависимости от конкретной задачи структуризация фрейма может  быть существенно более сложной; фрейм может включать вложенные  подфреймы и отсылки к другим фреймам.

Вместо таблицы часто  используется предикатная форма  представления. В этом случае фрейм имеет форму предиката или функции с аргументами. Существуют и другие способы представления фрейма. Например, он может представляться в виде кортежа следующего вида:

{(имя фрейма) (имя слота)) (значение слота,), ..., (имя слота_п) (значение слота_л)}.

Обычно такой вид имеют  фреймы в языках представлениях знаний. Так, в базе данных по кадрам фреймы представляются как последовательность свойств служащего:

{(СОТРУДНИК) (ФАМИЛИЯ) (Петров), (ДОЛЖНОСТЬ)

(истопник), (ВОЗРАСТ) (32)...}.

Как и другие когнитивные  категории компьютерной лингвистики, понятие фрейма омонимично. Онтологически  — это часть когнитивной системы  человека, и в этом смысле фрейм  можно сопоставить с такими понятиями  как гештальт, прототип, стереотип, схема. В когнитивной психологии эти категории рассматриваются именно с онтологической точки зрения. Так, Д. Норман различает два основных способа бытования и организации знаний в когнитивной системе человека — семантические сети и схемы. «Схемы, — пишет он, — представляют собой организованные пакеты знания, собранные для репрезентации отдельных самостоятельных единиц знания. Моя схема для Сэма может содержать информацию, описывающую его физические особенности, его активность и индивидуальные черты. Эта схема соотносится с другими схемами, которые описывают иные его стороны» [Норман 1998, с. 359]. Если же брать инструментальную сторону категории фрейма, то это структура для декларативного представления знаний. В имеющихся системах ИИ фреймы могут образовывать сложные структуры знаний; системы фреймов допускают иерархию — один фрейм может быть частью другого фрейма.

По содержанию понятие  фрейма очень близко категории толкования. Действительно, слот — аналог валентности, заполнение слота — аналог актанта. Основное отличие между ними заключается в том, что толкование содержит только лингвистически релевантную информацию о плане содержания слова, а фрейм, во-первых, не обязательно привязан к слову, и, во-вторых, включает всю релевантную для данной проблемной ситуации информацию, в том числе и экстралингвистическую (знания о мире)3).

Сценарий представляет собой концептуальную структуру для процедурного представления знаний о стереотипной ситуации или стереотипном поведении. Элементами сценария являются шаги алгоритма или инструкции. Обычно говорят о «сценарии посещения ресторана», «сценарии покупки» и т.п. Характерный пример приводится в [Норман 1998, с. 361]: «Посмотрим, каким может быть в общих чертах сценарий поведения в ресторане. Вы входите в ресторан и находите свободный столик — иногда сами, а иногда ждете, чтобы вам его указали. Садитесь и ждете.

3) Интересно, что Ч.  Филлмор, обсуждая различия между категориями сцены, фрейма, схемы, шаблона, сценария, прототипа и т.п., связывает с фреймом лингвистически обусловленные характеристики структуры знаний: «Мы можем употреблять термин фрейм, когда имеем в виду специфическое лексико-грамматическое обеспечение, которым располагает данный язык для наименования и описания категорий и отношений, обнаруженных в схемах» [Филлмор 1983, с. 110].

Через некоторое время  подходит официант и подает вам меню (а в Соединенных Штатах также стакан воды). Официант уходит, потом возвращается, чтобы принять заказ. Немного погодя он приносит кушанья, и вы едите. Затем официант вручает вам счет, и вы платите или ему самому, или в кассу. Оставляете чаевые, даже если еда вам не понравилась». Из приведенного описания посещения ресторана видно, что сценарные знания тесно связаны с определенной культурой. Норман сам отмечает специфическую особенность американских ресторанов, в которых официант вместе с меню приносит клиенту стакан воды. Для российской традиции нетривиальным оказывается и оплата счета в кассу, а не официанту. Процедурные знания в большей степени связаны с культурной традицией, чем декларативные. Это, по-видимому, объясняется тем, что процедурное знание, как правило, описывает поведение, которое более социологизировано, чем представление об абстрактных категориях типа движения, времени, пространства и пр. Последние более универсальны, чем способы принятия пищи, освященные традицией ритуалы выбора спутника/спутницы жизни, представления о карьере и успехе. Впрочем, многие декларативные знания прямо зависят от обучения и опыта взаимодействия с окружающим миром.

Изначально фрейм также  использовался для процедурного представления (ср. термин «процедурный фрейм»), однако сейчас в этом смысле чаще употребляется термин «сценарий». Сценарий можно представить не только в виде алгоритма, но и в виде сети, вершинам которой соответствуют некоторые ситуации, а дугам — связи между ситуациями. Наряду с понятием сценария, некоторые исследователи привлекают для компьютерного моделирования интеллекта категорию скрипта. По Р. Шенку, скрипт — это некоторая общепринятая, общеизвестная последовательность причинных связей [Schank 1981]. Например, понимание диалога

На улице льет как из ведра.

Все равно придется выходить в магазин: в доме есть нечего — вчера 
гости все подмели.

основывается на неэксплицированных семантических связях типа 'если идет дождь, на улицу выходить нежелательно, поскольку можно заболеть'. Эти связи формируют скрипт, который и используется носителями языка для понимания речевого и неречевого поведения друг друга.

В результате применения сценария к конкретной проблемной ситуации формируется план4). План используется для процедурного представления знаний о возможных действиях, ведущих к достижению определенной цели. План соотносит цель с последовательностью действий.

4)Термин «план» используется  в когнитивных науках и искусственном  интеллекте в самых разнообразных  значениях. Например, под планом  может пониматься мысленная репрезентация  некоторого действия, которое выполняется  в отношении некоторого объекта  [Солсо 1996]. В других случаях план связывается с мотивами и намерениями участников [Schank 1981]. Здесь обсуждается только одно из наиболее распространенных пониманий.

В общем случае план включает последовательность процедур, переводящих начальное состояние системы в конечное и ведущих к достижению определенной подцели и цели. В системах ИИ план возникает в результате планирования или планирующей деятельности соответствующего модуля — модуля планирования. В основе процесса планирования может лежать адаптация данных одного или нескольких сценариев, активизированных тестирующими процедурами, для разрешения проблемной ситуации. Выполнение плана производится экзекутивным модулем, управляющим когнитивными процедурами и физическими действиями системы. В элементарном случае план в интеллектуальной системе представляет собой простую последовательность операций; в более сложных версиях план связывается с конкретным субъектом, его ресурсами, возможностями, целями, с подробной информацией о проблемной ситуации и т. д. Возникновение плана происходит в процессе коммуникации между моделью мира, часть которой образуют сценарии, планирующим модулем и экзекутивным модулем.

В отличие от сценария, план связан с конкретной ситуацией, конкретным исполнителем и преследует достижение определенной цели. Выбор плана регулируется ресурсами исполнителя. Выполнимость плана — обязательное условие его порождения в когнитивной системе, а к сценарию характеристика выполнимости неприложима.

Еще одно важное понятие  — модель мира. Под моделью мира обычно понимается совокупность определенным образом организованных знаний о мире, свойственных когнитивной системе или ее компьютерной модели. В несколько более общем виде о модели мира говорят как о части когнитивной системы, хранящей знания об устройстве мира, его закономерностях и пр. В другом понимании модель мира связывается с результатами понимания текста или — более широко — дискурса. В процессе понимания дискурса строится его ментальная модель, которая является результатом взаимодействия плана содержания текста и знаний о мире, свойственных данному субъекту [Джонсон-Лэрд 1988, с. 237 и далее]. Первое и второе понимание часто объединяются. Это типично для исследователей-лингвистов, работающих в рамках когнитивной лингвистики и когнитивной науки. Ср. характерное высказывание Ч. Филлмора: «{...) мы можем использовать термин модель, когда разумеем точку зрения конкретного человека на мир или то представление о мире, которое строит интерпретатор в процессе интерпретации текста» [Филлмор 1983, с. 110]. В системах ИИ модель мира является особым блоком, в который в зависимости от выбранной архитектуры могут входить общие знания о мире (в виде простых пропозиций типа «зимой холодно» или в виде правил продукций «если на улице идет дождь, то надо надеть плащ или взять зонтик»), некоторые специфические факты («Самая высокая вершина в мире — Эверест»), а также ценности и их иерархии, иногда выделяемые в особый «аксиологический блок». В процессе анализа проблемной ситуации из поступивших данных и имеющейся в модели мира информации строится модель актуальной ситуации, которая используется в моделировании различных когнитивных процессов: принятия решений, аргументации, практического рассуждения, понимания естественноязыковых текстов и диалога на естественном языке. В модели диалога происходит многоэтапная рефлексия моделей мира участников ситуации общения. В различных формализмах модель мира может иметь различную структуру: предикатную, сетевую, фреймовую и др.

Тесно связано с категорией фрейма понятие сцены. Категория сцены преимущественно используется в литературе как обозначение концептуальной структуры для декларативного представления актуализованных в речевом акте и выделенных языковыми средствами (лексемами, синтаксическими конструкциями, грамматическими категориями и пр.) ситуаций и их частей5). Будучи связана с языковыми формами, сцена часто актуализуется определенным словом или выражением. В грамматиках сюжетов (см. ниже) сцена предстает как часть эпизода или повествования. Характерные примеры сцен — совокупность кубиков, с которыми работает система ИИ, место действия в рассказе и участники действия и т.д. В искусственном интеллекте сцены используются в системах распознавания образов, а также в программах, ориентированных на исследование (анализ, описание) проблемных ситуаций. Понятие сцены получило широкое распространение в теоретической лингвистике, а также логике, в частности в ситуационной семантике, в которой значение лексической единицы непосредственно связывается со сценой.

ЛИТЕРАТУРА

1. Попов Э.В. Общение с ЭВМ на естественном языке. М., 1982
2. Садур В.Г. Речевое общение с электронно-вычислительными машинами и проблемы их развития. – В кн.: Речевое общение: проблемы и перспективы. М., 1983 
3. Баранов А.Н. Категории искусственного интеллекта в лингвистической семантике. Фреймы и сценарии. М., 1987
4. Кобозева И.М., Лауфер Н.И., Сабурова И.Г. Моделирование общения в человеко-машинных системах. – Лингвистическое обеспечение информационных систем. М., 1987 
5. Олкер Х.Р. Волшебные сказки, трагедии и способы изложение мировой истории. // Язык и моделирование социального взаимодействия. М., 1987
6. Городецкий Б.Ю. Компьютерная лингвистика: моделирование языкового общения. – Новое в зарубежной лингвистике. Вып. XXIV, Компьютерная лингвистика. М., 1989 
7. Маккьюин К. Дискурсивные стратегии для синтеза текста на естественном языке. // Новое в зарубежной лингвистике. Вып. XXIV, Компьютерная лингвистика. М., 1989
8. Попов Э.В., Преображенский А.Б. Особенности реализации ЕЯ-систем. – Искусственный интеллект. Кн. 1, Системы общения и экспертные системы. М., 1990
9. Преображенский А.Б. Состояние развития современных ЕЯ-систем. – Искусственный интеллект. Кн. 1, Системы общения и экспертные системы. М., 1990 
10. Субботин М.М. Гипертекст. Новая форма письменной коммуникации. – ВИНИТИ, Сер. Информатика, 1994, т. 18 
11. Баранов А.Н. Введение в прикладную лингвистику. М., 2000