Другие журналы на сайте ИНТЕЛРОС

Журнальный клуб Интелрос » Credo New » №1, 2014

Евгений Кротков
На подступах к искусственному интеллекту: модели естественного рассуждения

Кротков Евгений Алексеевич
Белгородский национальный исследовательский университет
доктор философских наук,
профессор кафедры философии

Krotkov Yevgeniy Alexeevich
Belgorod State National Research University
doctor of philosophy,
professor of the Chair of Philosophy
E-Mail: krotkov@bsu.edu.ru

 

В статье формулируется теоретико-методологическая основа компьютерного моделирования научных рассуждений. Построены логико-эпистемические и формальные модели доказательства, опровержения, объяснения, квалифицирования, прогнозирования , идентифицирования. Предложена их классификация.

APPROACHING ARTIFICIAL INTELLIGENCE: MODELS OF NATURAL REASONING

The paper enunciates the theoretical-methodological basis for modelling the scientific reasonings and discusses their classification. The author  constructs logical-epistemic and formal models of evidence, negation, explanation, qualification, prognosing and identification.

 1. Как мы рассуждаем?

     Понимание сути человеческого интеллекта, знание «деталей» и «механизмов» его работы является одной из предпосылок интенсификации исследований в области искусственного интеллекта. В.К.Финн связывает эти исследования с разработкой эвристики, «аппроксимирующей человеческое рассуждение».1 В литературе по логике под рассуждением обычно имеют в виду умозаключение, которое  истолковывается как «способ получения нового знания на основе некоторого имеющегося».2 Однако логическое учение об умозаключении абстрагируется от его процессуально-деятельностного характера, субъектных (прагматических) аспектов. Само по себе умозаключение, трактуемое трактуемое по традиции как «готовая» последовательность посылок и заключения, не решает никакой задачи, не отвечает ни на один вопрос. Между тем, уже Аристотель рассматривал формирование компонентного состава умозаключения в связи с инициирующим это умозаключение вопросом. Так, прежде чем построить силлогизм Против тех, кто нападает первым, ведется войнаАфиняне напали первымиСледовательно, против афинян велась война, он ставит вопрос: «Почему<…> мидяне вели войну с афинянами?», и только после этого подбирает соответствующие термины и высказывания.3 Совом, умозаключение составляет лишь часть более широкого и фундаментального когнитивного образования, за которым и предлагается закрепить название «рассуждение». Рассуждение представляет собой  речемыслительную деятельность, состоящую  в постановке вопроса и поиске ответа на него посредством построения одного или нескольких умозаключений, посылки либо заключение которых подбираются из состава имеющихся у субъекта знаний.

 

      Дополню предложенную дефиницию выделением компонентного состава рассуждения, понимаемого как поисковый процесс:

 

  • ·Формулировка исходного знания об объекте рассуждения (это может быть факт или гипотеза)
  • ·Постановка вопроса: что неизвестно?что требуется получить?
  • ·Фиксирование универсума рассуждения, актуализация имеющихся знаний о ней (типовых фактов, законов, норм, алгоритмов поведения)

      ·Конструирование поэлементного состава умозаключения: подбор его посылок или заключения, релевантных искомому ответу на  вопрос и исходному знанию об объекте рассуждения

  • ·Построение вывода
  • ·Формулировка результата рассуждения.

 

Построим структурно-смысловую модель рассуждения, в которой отражены основные его компоненты и процессуальная направленность:

 

В этой схеме ИП – формирование исходного пункта рассуждения: уточнение исходного знания (ИЗ) об объекте рассуждения, постановка основного вопроса (ОВ); ПО – выделение предметной области (универсума) рассуждения и актуализация наличного знания о ней; ФН – подбор фактуальной или номологической посылки умозаключения; УМ – переход от признания посылок к признанию заключения (собственно умозаключение); ФР – формулировка результата рассуждения.

 

       Выделенные компоненты и стадии рассуждения взаимосвязаны. Так, в диагностическом рассуждении врача исходное знание о пациенте («У пациента развивается желтуха») обусловливает и постановку задачи («В чем причина желтухи у пациента?»), и выбор универсума рассуждения, корпуса знаний о нем (болезни печени), а также подбор возможной номологической посылки («Когда содержание билирубина в крови выше нормы, развивается желтуха»); в свою очередь, логическая форма и содержание подбираемой номологической посылки детерминируют выбор недостающей фактуальной посылки («Билирубин в крови пациента выше нормы»).

 

      Некоторые пояснения.

 ¨Рассуждение есть деятельность, процесс, а не готовая последовательность высказываний, как это принято считать в современной логике, эпистемологии и психологии.

¨Исходное знание и вопрос составляют исходный пункт рассуждения. Их вариативное сочетание порождает функциональное различие рассуждений, таких как доказывание, опровержение, верификация, квалификация и др.

 ¨Универсум рассуждения – это не только выделенное каким-либо образом множество явлений или предметов, но и связи, отношения между ними, и, прежде всего – законы, которым «подчиняются» эти явления.

¨Компонентом рассуждения, конституирующим его в качестве способа получения выводного знания, является построение умозаключения (вывода). Само рассуждение есть, по удачному выражению отечественного логика М.М. Каринского, «решение вопроса через вывод».

¨Получение ответа на вопрос, которым инициируется и направляется построение входящего в рассуждение умозаключения, является целью рассуждения.

¨Полученный ответ составляет результат рассуждения. Успешное (корректное) рассуждение приводит к изменению знаний рассуждающего, т.е. к признанию им высказывания, бывшего для него ранее проблематичным, в качестве достоверного; кустановлению причины интересующего его явления; к описанию будущего состояния объекта рассуждения etc.

¨Поиск субъектом приемлемого для него ответа на вопрос осуществляется, как правило, в режиме диалога, в контексте противопоставления двух или более направлений этого поиска, что осуществляется посредством рефлексивного сопровождения рассуждения его субъектом.

¨В мыслительной практике рассуждение как поисковый процесс представлено обычно в «свернутом» (сокращенном) виде, какие-то из речемыслительных операций совершаются интуитивно, без рефлексивного контроля. Однако реконструкция естественного рассуждения для целей его реализации компьютерной программой предполагает выделение и описание всех его сущностных элементов и этапов

¨Естественный интеллект способен решать не только вычислительные задачи, но и объяснять, предсказывать, обосновывать, квалифицировать, идентифицировать, выявлять инвариантные зависимости и т.п., что делает естественный интеллектполифункциональным.

 

 

2. Дескриптивные модели рассуждений

 

        Построим логико-эпистемические модели некоторых видов рассуждений, посредством которых реализуются основные фукции научного мышления.

 

Объяснение

 

       Эвристика номологического объяснения такова: ·Формулируется исходное знание – достоверное единичное суждение Е*, описывающее объясняемое явление (пример:Данная нить порвалась) ·Ставится вопрос: «В силу какого фактора Н* возникло объясняемое явление Е*?» (в примере: Почему данная нить порвалась?) ·Субъект дискурса подыскивает в корпусе имеющихся у него знаний одну из подходящих номологических зависимостей вида Если Н, то Е (в примере: Если нить нагружена выше предела ее прочности, то она разрывается) ·Строится редуктивный вывод Если Н, то Е. Имеет место Е*. Следовательно, Н* (в примере: Если нить нагружена выше предела ее прочности, то она разрывается. Данная нить порвалась. Следовательно, нить была нагружена выше предела ее прочности) ·Формулируется результат рассуждения: Возможной причиной ситуации Е* является ситуация Н* (в примере:Возможная причина разрыва нити состоит в превышении подвешенного к ней груза выше предела ее прочности). Если рассуждающему известно, что у объясняемого явления может быть и другая причина Q*, необходимо попытаться фальсифицировать ееЕсли это удается, то гипотеза Н* приобретет статус достоверного высказывания.

      Сформулируем эвристику телеологического объяснения, уместного в социогуманитарном дискурсе. Понять поведение индивида – значит распознать ту цель (мотив, намерение), которую он преследовал, совершая определенный поступок. Поэтому, установив посредством наблюдения характер некоторого деяния, его «технологию», можно судить с достаточно высокой степенью правдоподобия о целях и намерениях его исполнителя, т.е. объяснить поступок этого человека. Логической основой телеологического объяснения является умозаключение по следующей схеме:Кто намеревается достичь цели Х, тот совершает в ситуации Z действие Y. N совершает в ситуации Z действие Y. Следовательно, N намеревается достичь цели Х. Первая посылка – назовем ее телеологической – воспроизводит устойчивую зависимость между мотивом, или целью Х, и определенным типом (доступной для наблюдения) деятельности Y, обычно провоцируемой в релевантной этой цели и деятельности ситуации Z. Вторая посылка констатирует, что совершает действие типа Yв типовой ситуации Z. Заключение вывода характеризует вероятную цель (или мотив), которую ставил перед собой N, совершая действие Y.

 

Прогнозирование

 

       Представим эвристику прогностического рассуждения. ·Фиксирование исходного знания: достоверное единичное высказывание Н*, описывающее некоторую наличную ситуацию (к примерутакое: С ночи в поселке идет сильный дождь) ·Формулировка задачи: установить, достаточным условием какой другой ситуации может стать ситуацияН* в прогностический период t (допустим, в течение ночи) ·Подбор рассуждающим в корпусе имеющихся у него знаний подходящей прогностической закономерности Если имеет место Н, то в течении t наступит Е (например: Если ночью идет сильный дождь, то по утрам трава мокрая) ·Построение дедуктивного вывода по схеме Если Н, то будет Е. Имеет место Н*. Следовательно, будет Е* (в примере: Если ночью идет сильный дождь, то по утрам трава мокрая. С ночи в данном поселке идет сильный дождь. Следовательно, утром трава будет мокрая). ·Формулирование результата: Возможно, что  будет Е* (в примере: Возможно, что утром трава в поселке будет мокрая).

       Прогнозирование, являясь дедуктивным рассуждением, продуцирует, как правило, правдоподобное знание, поскольку прогностические законы обычно имеют индуктивно-статистическую природу.

 

Квалифицирование

 

     Любое квалификационное рассуждение предполагает заданной некую систематику, или классификацию объектов определенной природы. Имеется в виду естественная классификация, в которой ее таксоны выделяются по существенным характеристикам (признакам) объектов. Отнесение некоторого объекта к одному из таксонов осуществляется на основе наблюдаемой совокупности признаков, достаточной для того, чтобы включить данный объект в объем соответствующего таксона. Назовем такого рода набор признаков критериальным комплексом данного таксона. Так, для математического таксона «ромб» критериальный комплекс может быть задан дефиницией «ромб есть плоская геометрическая фигура, замкнутая, ограниченная четырьмя сторонами, все стороны которой равны».

      Эвристику квалификационного дискурса можно описать последовательностью следующих когнитивных операций: ·Формулирование исходного знания: предположение о том, что объект а принадлежит какому-либо из таксонов данной классификации. ·Постановка вопроса: «К какому из таксонов Т1,…,Тn данной систематики относится этот объект?» ·Если у объекта а обнаруживается критериальный комплекс Qi одного из таксонов Тi данной систематики, то это обстоятельство  инициирует построение дедуктивного умозаключения по схеме Если Q то Тi. Имеет местоQi.. Следовательно, объект а принадлежит таксону Тi.

 

Обоснование

 

       Рассмотрим несколько разновидностей мыслительной деятельности по обоснованию высказываний.

        Доказывание как поисковая дискурсная деятельность реализует потребность в получении достоверных высказываний. Эвристика доказывания: ·Фиксирование исходного знания: высказывание B об универсуме рассуждения ·Постановка вопроса «В силу каких ранее уже признанных высказываний Г истинность B будет также несомненна?» ·Подбор таких истинных высказываний А1,…,An, из которых дедуктивно выводимо B ·Признание рассуждающим высказывания B в качестве достоверного. Доказывание как метод полного обоснования имеет несколько разновидностей: по характеру тезиса различают доказывание общеутвердительного, частноутвердительного и единичноутвердительного суждения; по форме – прямое доказывание, доказывание путем исключения альтернатив, доказывание от «противного» etc. В математике и теоретической логике понятие «доказывание» отражает процесс построения некоторой последовательности высказываний, именуемой «доказательством».

      Верифицирование Направляется задачей повышения правдоподобия определенной гипотезы и реализуется в четыре этапа: ·Формулируется исходное знание – гипотеза Н*(пример из диагностического поиска врача-клинициста: Данный пациент страдает тяжелой формой острого гепатита) ·Осуществляется подбор рассуждающим номологического высказывания, воспроизводящего обусловленность фактором-причинойН потенциально наблюдаемого признака Е (в примере: Если пациент страдает тяжелой формой острого гепатита, то у него имеется синдром печеночной недостаточности) ·В случае обнаружения признака Е* (его называют верификатором) строится редуктивный вывод: Если Н, то ЕИмеет место Е*. Следовательно, Н* (в примере: Если пациент страдает тяжелой формой острого гепатита, то у него имеется синдром печеночной недостаточности. У данного пациента обнаруженсиндром печеночной недостаточности. Следовательно, он страдает тяжелой формой острого гепатита) ·Признание рассуждающим гипотезы Н* более правдоподобной, чем она была ранее.

       В медицине для многих разновидностей болезни формулируется определенный набор верификаторов Е1*,…,Еn* (симптомов, данных инструментального и лабораторного исследований), обнаружение которого у пациента позволятет с высокой степенью определенности заключить об истинности диагноза Н*.

      Опровержение – это рассуждение, задача которого состоит в обосновании ложности некоторого высказывания B, т.е. в доказывании истинности высказывания не-B (неверно, что B). Эвристика: ·Фиксирование исходного знания: высказывание B ·Постановка задачи: показать, в силу каких истинных высказываний А1,…, An ложность B, т.е. истинность высказывания не-B, не вызывает сомнений ·Подбор истинных высказываний А1,…, An, из которыхдедуктивно выводимо высказывание не-B· Признание ложности высказывания B.

      Фальсифицирование является разновидностью опровержения, применяемого в апостериорных (эмпирических) научных дисциплинах. Направляется задачей поиска возможных контраргументов в отношении проверяемой гипотезы. Эвристика: ·Фиксирование исходного знания: гипотеза Н*. · Постановка задачи: обосновать ошибочность Н. · Поиск в «базе» знаний номологического высказывания Если Н, то Е · В случае обнаружения факта, противоречащего Е* (его называют фальсификатором), строят дедуктивное умозаключение по схеме Если Н, то Е. Имеет место не-Е*. Следовательно, не-Н*. ·Формулировка результата: Гипотеза Н* опровергнута.

      В научном обиходе гипотеза считается фальсифицированной, когда обнаруживается несколько ее фальсификаторов. Эта традиция с логической точки зрения может показаться странной, однако ее корни надо искать в другой плоскости – в погрешимости процедур фактологического исследования.

 

Идентифицирование

 

      Применяется как метод познания в поисковой деятельности искусствоведа, следователя, историка etc. Вопрос, которым направляется рассуждение, можно сформулировать так: «Какой из ранее выделенных объектов b1,…,bn является идентичным объекту а?». Номологической посылкой умозаключения такого рассуждения является высказывание, имеющее следующее логическое содержание: «Любой объект х, имеющий признак индивидуальной идентичности Y, является тем же, что и объект а». В эпистемологическом плане оно означает, что объект а, сохраняя свою индивидуальную идентичность Y, может, тем не менее, предстать в разных контекстах своего существования (временных, пространственных, биологических, социальных и т.п.) как другой объект, утрачивая при этом какие-то одни свойства и приобретая другие.

      В качестве признака индивидуальной идентичности Y может выступать какой-либо отдельный фактор объекта а, отражающий некое уникальное свойство этого объекта: почерк, особенность речи – в текстологическом исследовании; «рисунок» кожных покровов пальцев, ладоней, запах одежды – в криминалистическом исследовании etc. Но не всегда рассуждающий располагает такой информацией об объекте в начале поиска. И только определенная совокупность неспецифических признаков, формируемая в процессе исследования, может стать – в строго определенном контексте – уникальной его характеристикой. Далее решается вопрос: какой из объектов b1,…,bnимеет признак Y? Допустим, что таковым является только объект bi. После этого выстраивается дедуктивное умозаключение Для любого предмета х (из некоторого их выделенного множества) верно: если х имеет индивидуализирующий признак Y, то он идентичен искомому объекту а. Данный объект bимеет признак YСледовательно, объект bидентичен объекту а.В итоге формулируется результат рассуждения: «Искомым является объект bi».

 

3. К вопросу о классификации рассуждений

 

      В литературе по логике классификации обычно подвергаются умозаключения. Прежде всего, их делят (по хорошо известному основанию) на дедуктивные и индуктивные. Дедуктивные подразделяют на прямые и непрямые (в соответствии с таким же делением дедуктивных правил), однопосылочные (непосредственные) и все прочие, формально полные и энтимемы etc. Среди индуктивных умозаключений выделяют обобщающую индукцию, редуктивное умозаключение, умозаключение по аналогии, статистическое умозаключение.

      Проблематика классификации рассуждений впервые была поставлена польскими логиками, однако они рассматривают умозаключение как разновидность рассуждения, что существенным образом отличает нашу трактовку рассуждения и оснований его логического деления от концепции представителей Львовско-варшавской школы.4

      Не ставя задачи построения систематической классификации рассуждений, для начала примем во внимание рассмотренные выше их разновидности: объяснение(номологическое и телеологическое), прогнозированиеквалифицирование,обоснование (доказывание, верифицирование, опровержение, фальсифицирование),идентифицирование. Далее, важным представляется деление рассуждений напростые и сложные. Простым является рассуждение, в котором осуществляется поиск ответа на какой-либо один из познавательно значимых вопросов (к примеру, о причине изучаемого явления, либо о возможности повысить степень правдоподобия гипотезы, и т.д.). Сложным является рассуждение, содержащее в своем составе несколько различающихся по функциональному назначению простых рассуждений, и при этом все они тематически связаны, относятся к одному и тому же объекту. Сложным рассуждением (или «длинным», как называл его Р.Декарт в «Рассуждении о методе») может быть признана научная книга или статья, в которых ставится многоцелевая задача: аргументативные построения (обоснование), объяснение фактов, их предсказание, квалифицирование (диагностика) и индивидуализация объектов. Рассуждение являетсядедуктивным, если в нем нет индуктивных умозаключений. В противном случае оно является индуктивным. Совокупность рассуждений будем также делить надостоверные и правдоподобные. Особенность достоверных рассуждений состоит в использовании в них только дедуктивных умозаключений, посылки которых – достоверные (для рассуждающего) высказывания. Включение в рассуждение индуктивных выводов, а также использование в дедуктивном умозаключении правдоподобных посылок характерно для правдоподобных рассуждений. Во множестве рассуждений полезно выделятьаналитические и синтетические. Особенность аналитических рассуждений состоит в том, что их номологические посылки являются законами логики или математики. В синтетических рассуждениях в качестве номологических посылок фигурируют формулировки законов эмпирических наук. Основанием деления простых рассуждений на прогрессивные и регрессивные берется способ конструирования номологической посылки умозаключения в составе рассуждения: если подбирается ее основание (антецедент), то имеет место регрессивное рассуждение, если следствие (консеквент) – прогрессивное. Полезно также различать конструктивные и деструктивныерассуждения: результатом конструктивного рассуждения является положительное высказывание, деструктивного  –  отрицательное.

 

 В соответствии с выделенным многообразием рассуждений построим формальные модели некоторых из простых рассуждений, что делает наглядным их общность и различия в компаративном анализе. Каждая такая модель содержит четыре блока:

 

Доказывание

 

[ПО] · [ИП: В; ?╞ (ХÉB)] · [УМ: ╞ (ГÉB), Г B] · [ФР: TВ]

 

Первый блок символизирует выделение универсума рассуждения ПОВторой – егоисходный пункт ИП: исходное знание (доказываемое высказывание) В и постановку вопроса: Какое множество высказываний превращает схему ХÉB в логический закон (что отмечено символами?╞) Третий блок символизирует подбор искомого множества (что отмечено подчеркиванием) и построение дедуктивного вывода В (что отмечено символом ├). В четвертом, итоговом, звене представлен результат рассуждения: высказывание В в системе знаний рассуждающего и дедуктивной логики является достоверным (истинным) знанием (что отмечено символом T). Данная модель характеризует рассуждение как дедуктивное, регрессивное, достоверное, аналитическое и конструктивное.

 

Опровержение:

 

[ПО] · [ИП: В; ?╞ (ХÉ ØB)] · [УМ: ╞ (ГÉØB), Г ØB] · [ФР: TØВ]

 

 

Рассуждение имеет такую же комплексную характеристику, что и доказывание, за исключением одного: оно является деструктивным.

 

Верифицирование

 

[ПО ] · [ИП: Pb1Н*; ?(НÉХ) ] · [УМНÉЕЕН*] · [ФР: Pb2Н*]

 

Исходное знание и результат этого рассуждения составляет одна и та же гипотеза Н*, но на выходе эта гипотеза становится более правдоподобной. Выражение НÉЕсимволизирует эмпирический закон, а символ Е* (фактуальная посылка умозаключения) представляет обнаруженный верификатор прверяемой гипотезы; знак ┤ символизирует отношение индуктивной выводимости. Рассуждение индуктивное, синтетическое, прогрессивное, правдоподобное и конструктивное.

 

Объяснение:

 

 [ПО] · [ИП: Е*; ?(Х É Е)] · [УМНÉЕ, Е* ┤Н*] · [ФР: PbН*]

 

Исходным знанием объяснения является факт Е,* который, как и в верифицировании, составляет фактуальную посылку конструируемого умозаключения. Рассуждение индуктивное, синтетическое, регрессивное, правдоподобное и конструктивное.

 

Прогнозирование:

 

[ПО] · [ИП: Е*; ?(Е É Х)] · [УМЕÉНЕ* ├ Н*] · [ФР: Pb Н*]

 

Как и в объснении, исходным знанием прогнозирования является единичное высказывание Е*, которое составит фактуальную посылку конструируемого умозаключения. Подбираемая посылка ЕÉН воспроизводит прогностический номос – обусловленность появления в будущем фактора типа Н наличным фактором типа Е. Рассуждение дедуктивное, синтетическое, прогрессивное, правдоподобное и конструктивное.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1Финн В.К. Интеллектуальные системы: проблемы их развития и социальные последствия / Будущее искусственого интеллекта. – М.: Наука, 1991. – С.170.

2Войшвилло Е.К., Дегтярев М.Г. Логика как часть теории познания и научной методологии. Фундаментальный курс: В 2-х кн. – Кн.2. – М.: Наука, 1994.- С.178.

3Аристотель. Первая аналитика, II,11,94а32-94b21.

4Ajdukiewicz K. Klasyfikacja rozumowań / Ajdukiewicz Kazimierz. Język i poznanie. Warszawa. T. II, 1965. S. 206-225.



Другие статьи автора: Кротков Евгений

Архив журнала
№4, 2020№1, 2021кр№2, 2021кр№3, 2021№3, 2020№2, 2020№1, 2020№4, 2019№3, 2019№2, 2019№1. 2019№4, 2018№3, 2018№2, 2018№1, 2018№4, 2017№2, 2017№3, 2017№1, 2017№4, 2016№3, 2016№2, 2016№1, 2016№4, 2015№2, 2015№3, 2015№4, 2014№1, 2015№2, 2014№3, 2014№1, 2014№4, 2013№3, 2013№2, 2013№1, 2013№4, 2012№3, 2012№2, 2012№1, 2012№4, 2011№3, 2011№2, 2011№1, 2011№4, 2010№3, 2010№2, 2010№1, 2010№4, 2009№3, 2009№2, 2009№1, 2009№4, 2008№3, 2008№2, 2008№1, 2008№4, 2007№3, 2007№2, 2007№1, 2007
Поддержите нас
Журналы клуба