پایگاه های معرفتی در سیستم های اطلاع رسانی

امروزه , در بسیاری از رشته های فعالیت های بشری مانند پزشكی , مهندسی و مدیریت سیستم هایی به وجود آمده است كه در آنها , اطلاعات و معرفت بشری به صورت الكترونیك ضبط می گردد

امروزه ، در بسیاری از رشته های فعالیتهای بشری مانند پزشكی ، مهندسی و مریریت سیستمهایی به وجود آمده است كه در آنها ، اطلاعات و معرفت بشری به صورت الكترونیك ضبط می گردد . این سیستمها ، قادرند به همان گونه كه یك فرد متخصص ، مانند پزشك از اطلاعات خود استفاده كرده و استدلال منطقی و نهایتاً نتیجه گیری می نماید ، از اطلاعات ضبطشده درون سیستم بهره گرفته ، استدلال منطقی و نتیجه گیری كند . در این مقاله ، مطالب زیر در شش بخش بررسی خواهد شد .

بخش ۱ ) تعریف پایگاههای معرفتی

بخش ۲ ) ویژگیهای پایگاههای معرفتی

بخش ۳ ) طراحی پایگاههای معرفتی

بخش ۴ ) زمینه های مناسب برای پایگاههای معرفتی

بخش ۵ ) استفاده از منطقهای غیر ارسطویی در پایگاههای معرفتی

بخش ۶ ) تكنولوژی پایگاههای اطلاعاتی شیء گرا (Objeect oriented ) .

● بخش ۱ تعریف پایگاههای معرفتی

دراینجا ، بهتر است به چند روش نمایش " معرفت " اشاره نمود . معرفت انسان به انحاء مختلف نمایش داده می شود . یكی از متداولترین روشها ، آن است كه معرفت انسان را به صورت یك رشته قاعده در می آورند . به عنوان مثال ، در رشته پزشكی می توان گفت : " اگر كسی تب داشت و این تب توام با عطسه و گلو درد نیز بود ، این شخص به احتمال ۸۰% به بیماری آنفولانزا – در مرحله اولیه آن – مبتلاست " .مثال دیگر : " اگر ماشینی روشن نشود . دلیل آن را باید در عوامل زیر جستجو نمود : ضعیف بودن باطری ، نداشتن بنزین ، و یا خراب بودن Starter " . بنابراین در اینجا نیز ، می توان عوامل فوق را به صورت یك قاعده بیان نمود كه مثلأ : اگر ماشین روشن نشد ، ابتدا باطری را چك كنید ، اگر باطری نیرو دارد ، سپس بنزین ماشین را كنترل نمایید و اگر بنزین نیز به اندازه كافی وجود داشت ، باید Starter را چك كرد و غیره .رهیافت دیگری كه برای نمایش معرفت به كار می برند ، رهیافت " فریم " (Fram ) است . "فریم " در واقع ، سازه ای (Construct) است جامعتر از " ركورد " كه در پایگاههای اطلاعاتی به كاربرده می شود . به طور مثال : در این روش می توان ، یك فیل را توسط " فریم " توصیف نمود . " فیل حیوانی است چهارپا ، خرطوم و عاج دارد ، رنگش معمولأ خاكستری است ، و وزنش حدوداً بین ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ كیلوگرم است و غیره " . لازم به تاكید است كه اكثر پایگاههای معرفتی ، در واقع از " قاعده " استفاده می كنند . در این زمینه ، می توان در رشته های مختلف پزشكی و مهندسی ، سیستمهای زیادی را نام برد مانند explorer , intemist , mycin و نظایر آن .

● بخش ۲ ویژگیهای پایگاههای معرفتی

یك سیستم پایگاه معرفتی ، دارای چند خصوصیت به شرح زیر است :

▪ نگهداری اطلاعات

▪ استدلال و نتیجه گیری از اطلاعات ذخیره شده در آن

▪ استفاده از روش interpolation ، به آن معنا كه با توجه به تجاربی كه اندوخته است می تواند حتی در زمینه هایی كه مورد آنها در داخل پایگاه معرفتی وجود ندارد ، قضاوت نماید .

▪ پایگاههای معرفتی قادرند چگونگی حصول به هر نتیجه گیری را توضیح دهند .

▪ این سیستمها ، صرفاً از روشهای الگو ریتمی استفاده نمی كنند ؛ ولی البته استفاده از الگو ریتمها نیز جزو سیستم است . روش دیگری كه این سیستمها ، به كار می گیرند روش heuristic است . در روش heuristic نتیجه گیری بر مبنای الگو و یا نمونه ای است كه در وضعیت موجود ، به چشم می خورد – بعلاوه استفاده از تجارب قبلی ، به عنوان مثال : می توان گفت كه یك شطرنج باز ماهر ، چگونگی حركت خود را بر مبنای الگوی صفحه شطرنج و تجارب شخصی خودش انجام می دهد كه همان استفاده از روش heuristic است .

● بخش ۳ طراحی پایگاههای معرفتی

یك پایگاه معرفتی از چند مولفه تشكیل می شود :

▪ مولفه اول ، آن قسمتی است كه معرفت بشری در آن نگهداری می شود . این معرفت ، ممكن است توسط متخصصان و یا از محتوای كتابها و مجلات و …. گرفته شده و به صورت قواعد در آمده باشد .

▪ inference engine و یا موتور استنناج كه توسط آن ، می توان بر مبنای اطلاعات ذخیره شده به استدلال پرداخت و به نتیجه های تازه دست یافت . موتور استنتاج ، در هر سیستمی قادر است كه قواعد موجود در سیستم را با هم تركیب نماید . به طور مثال : اگر قاعده ای به صورت :

if * is a then y is b

داشته باشیم . و اگر قاعده دیگری نیز به این صورت كه :

If y is b then z is c

موتور استنتاج نتیجه می گیرد كه :

if * is a then z is c

این نتیجه گیریها را قسمت موتور استنتاج پایگاه معرفتی انجام می دهد .

▪ مولفه دیگر پایگاههای معرفتی user interface است و آن برنامه ای است كه بین " كاربر " و "پایگاه معرفتی " واسطه است .

▪ در پاره ای از پایگاههای معرفتی ، مولفه ای وجود دارد كه می توان آن را module natural language understanding و یا فهم زبان طبیعی نامید . این قسمت در واقع ، مربوط به درك و فهم ماشینی متون است . مثلأ اگر متنی به سیستم داده شود ، آن متن توسط این مولفه بررسی می شود و به صورت تعدادی قاعده در می آید . مولفه مذكور كه یكی از قسمتهای بسیار مهم یك پایگاه معرفتی است . متاسفانه هنوز آن چنان كه باید و شاید پیشرفت ننموده است . برای این عدم پیشرفت ، چند علت وجود دارد كه مهمترین آن را می توان ، در ابهام ، ابهام و پیچیدگی زبان طبیعی جستجو كرد . به عبارت دیگر ، برای آنكه یك سیستم كامپیوتری بتواند یك متن را بفهمد ، باید همان قدر در زمینه آن متن اطلاع داشته باشد كه ، یك انسان در آن مورد اطلاع دارد . در واقع ، به همین علت است كه اكثر پایگاههای معرفتی موجود ، فاقد یك چنین مولفه ای هستند .

● بخش ۴ زمینه های مناسب برای پایگاههای معرفتی

ضوابط موجود برای به وجود آمدن زمینه های مناسب ، جهت ایجاد پایگاه معرفتی به شرح زیر است :

▪وجود متخصصان برجسته ای كه بتوانند اطلاعات لازم را دراختیار مهندسان معرفتی ( Knowledge engineer ) قرار دهند .

▪ وحود نداشتن مسائل پیچیده و مشكل اجتماعی و اقتصادی و یا مسائل پیچیده روانی و روحی . مثلأ به جرئت می توان گفت كه زمینه هایی همچون روانكاوی ، چون با روح و ذهن انسان سرو كار دارند ، برای ایجاد پایگاههای معرفتی مناسب نیستند .

▪ به طور كلی زمینه هایی كه درای آیین نامه و قاعده و قانون هستند ، برای ایجاد پایگاههای معرفتی مناسب اند . مثلأ در نیروگاههای اتمی ، برای امور ایمنی دستورالعملهای مفصلی وجود دارد كه در آنها اقدامات مجاز ، ممنوع ، ممكن و غیر ممكن در شرایط اضطراری ، توضیح داده شده است . این دستورالعملها ، از منطق خاصی پیروی می نمایند كه به آن منطق مدال ( modal) یا منطق deontic میگویند . دریاره این منطق در بخش بعدی سخن خواهیم گفت .

● بخش ۵ استفاده از منطقهای غیر ارسطویی در پایگاههای معرفتی

دراین بخش درباره منطقهایی سخن خواهیم گفت كه ، در پایگاههای معرفتی كاربردهای بسیاری دارند . این منطقها ، یا منطق ارسویی و یا دوتایی تفاوت اساسی دارند .

▪ منطق نادقیق ، در مواردی به كار می رود كه معرفت انسان ، به صورت قاعده هایی توام با عدم دقت مطرح می شود . مثلأ گفته می شود : اگر درجه حرارت یك دیگ بخار به سرعت بالا رفت ، شیر اطمینان را آسته باز كنید . " به سرعت بالا رفتن " و " آهسته باز كردن " ، دو عمل نادقیق هستند ؛ اما در بین متخصصان متداول است كه معرفت خود را بدان گونه بیان نمایند . منطق نادقیق ، فرمالیسمی است كه می توان توسط آن ، با این نوع گزاره ها استدلال كرد . مثلأ اگرچند قاعده وحود داشته باشد كه در آنها خبر یك قاعده مبتدای قاعده دیگر است و یا آنكه مبتدائی دو جزء مختلف داشته باشد و یا بخواهیم گزاره ای را نفی نماییم ، فرمالیسم منطق نادقیق این عملیات را انجام می دهد و از آن نتیجه گیری میكند . هم اكنون در دنیا ، سیستم های زیادی بر پایه این منطق وجود دارد . به عنوان مثال : در زمینه كنترل ، می توان از قطار زیرزمینی sendei ( شمال ژاین ) و دوربین فیلمبرداری ویدئویی پاناسونیك و ماشین لباسشویی پاناسونیك ، و جعبه دنده اتوماتیك اتومبیل هوندا نام برد .

▪ گزاره هایی كه حتمی نیستند ( uncertain ) و وقوع ـنها احتمالی است ، در غالب قرمالیسم منطق احتمال می گنجد . این با منطبق نادقیق تفاوت دارد . تفاوت آنها دراین است كه در منطق نادقیق ، ما با گزاره هایی سر و كار داریم كه با عدم دقت توام هستند . واین عدم دقت ، به شكل حرفی ( linguistic ) بیان می گردد ، حال آنكه در گزاره های احتمالی ، عنصر عدم حتمیت وجود دارد .

▪ منطق مدال ( modal ligic ) كه به آن deontic ligic نیز اطلاق می شود . دراین منطق مبتدا و خبر به تعبیر متداول آن و جود ندارد . درمنطق دوگانه ارسطویی قیاس مادی ( implication material ) در تمام موارد درست است – جز در موردی كه در آن مبتدا درست و خبر نادرست باشد . در حالی كه در منطق مدال ، شرایط وضع موجود ، به عمل خاصی رهنمون می گردد . به طور : مثال به اپراتور یك نیروگاه اتمی تعلیم داده می شود كه در هر شرایط اضطراری خاص ، متناسب با آن شرایط اقدامی را به عمل آورد .

▪ منطقهای دیگر نیز ، در پایگاههای معرفتی به كار برده می شود ، من جمله : now monotonic ligic ( منطق نایكنواخت ) ، inductive logic (منطق استقراری ) و cace based reasoning ( استدلال موردگرا ) كه تفصیل آنها از حوصله این مقاله خارج است .

● بخش ۶ تكنولوژی پایگاههای اطلاعاتی شی ء گرا ( oriented object )

در اوایل سالهای ۱۹۷۰ ، سیستم پایكاههای اطلاعاتی رابطه ای relational به وجود آمدند . دراین سیستمها ، اطلاعات به صورت پرونده هایی درداخل حافظه مغناطیسی نگهداری می شوند . هر پرونده از تعدادی ركوزد تشكیل شده و هر یك از ركوردها ، نمایش دهنده اطلاعات مربوط به یك واقعیت ( entity ) است . دراواسط دهه ۱۹۸۰ ، سیستم پایگاههای اطلاعاتی ، به این نتیجه رسیدند كه " سیستمهای رابطه ای " ، به اندازه كافی قابلیت نمایش اطلاعات پیچیده را ندارند . مصلأ نمایش اشیاء هندسی سه تعدی وارتباط فضایی آنها با یكدیگر ، مستلزم استفاده از ساختارهایی است كه رابطه ها ( relations) قادر به انجام آن نیستند . این عدم قابلیت ، به ایجاد " سیستمهای اطلاعاتی شی ء گرا " ( object oriented ) منجر شد كه در آن ، یك سیستم فیزیكی و یا اداری به وسیله تعدادی شی ء ( object ) نمایش داده می شود و ضمناً ارتباط بین مولفه های یك سازمان و یا یك سیستم فیزیكی نیز ، به وسیله رابطه بین اشیاء نشان داده می شود . این تكنولوژی ، نسبت به تكنولوژی رابطه ای ، محاسن و برتریهایی دارد كه ، مهمترین آنها عبارت است از : تلقین " داده ها " با اپراتورهایی كه روی " داده ها " عمل می كنند .یكی از این سیستمها ، Postgres است كه ، در دانشگاه كالیفرنیا طرح و اجرا شد . در این سیستم ، علاوه بر " داده ها " ، " قواعد " نیز ذخیره می شوند . ضمنا اشكال هندسی ای كه هر یك ، از اشكال ساده تری تشكیل می شوند نیز ، دراین سیستم به آسانی قابل نمایش ، ذخیره و بازیابی اند . بحث تفصیلی دراین زمینه ، به فرصت دیگری موكول می شود .

دكتر مرتضی انواری

دانشگاه كالیفرنیا بركلی و مركز پژوهشهای مجلس شورای اسلامی

ملك آفاق فتحیان پور