Рис. 1.4. Треугольник Фреге
Семиотический подход к моделированию человеческих знаний считается в настоящее время одним из самых перспективных. На рис. 1.4 показана схема, известная в семиотике как треугольник Фреге. Объекты реального мира, называемые денотатами, отражаются в сознании человека (ментальном мире), и в результате этого отражения возникают представления о денотатах.
Представление — это интегрированный образ денотата (называемый в психологии гештальтом), полученный на основе ощущений и других источников информации.
Для различения денотатов человек использует имена, связанные с представлениями о сущностях, и формирует соответствующие понятия, используя процедуры выявления сходства и различия представлений. Между ментальными объектами (представление, имя, понятие), образующими треугольник Фреге, существуют связи, соответствующие определенным механизмам мышления. Связь 1 позволяет по имени сущности активизировать в памяти все сведения о ее свойствах (понятие). Эта же связь в обратном направлении позволяет по описанию сущности определить ее имя («Не лает, не кусает, а в дом не пускает. Что это?»). Связь 2 позволяет по представлению о сущности найти информацию о ее свойствах или сформировать представление о сущности по совокупности свойств. Связь 3 соединяет представление о денотате с его именем, т.е. имя может активизировать представление и наоборот.
Информационная структура, соответствующая треугольнику Фреге, в котором вершины отождествляются с именем, понятием и представлением, называется знаком или семой.
Между знаками существуют различного рода отношения.
является то, что между элементами класса может не быть никакого сходства, кроме их принадлежности к одному классу. Определение класса в подобных случаях возможно путем перечисления имен входящих в него элементов. В отношениях «часть — целое» 
наследуется часть свойств сущности, которой приписана роль «целого» (X). При этом части одного целого могут быть совершенно не похожи друг на друга. Отношения «вид — род» базируются на наследовании всех свойств рода X видом z (например, любой вид млекопитающих наследует признак выкармливания детенышей молоком), поэтому между видами одного рода обязательно существует сходство.Отношения наследования образуют иерархические структуры в системах знаков. На рис. 1.5 показан пример подобной иерархии, где первый уровень образован отношением типа «элемент — класс», второй — отношением «вид — род», а третий — отношением «часть — целое». В отношении «элемент — класс» иерархическая связь устанавливается между именами знаков, а в отношениях «часть — целое» и «вид — род» — между понятиями или представлениями.
Рис. 1.5. Пример иерархии знаков с отношениями наследования разных типов
Между знаками, находящимися на одном иерархическом уровне, тоже могут существовать связи. Типичным примером таких связей являются отношения типа «причина — следствие». Наличие отношений внутри иерархических уровней приводит к образованию сетей, в которых вершины соответствуют знакам, а дуги — отношениям между знаками. По сути дела, это и есть семантические сети.
- Имя (имя фрейма=имя знака);
- Протофрейм (понятие, представленное набором слотов «пустого» фрейма-прототипа);
- Экзофрейм (представление, реализованное конкретным фреймом-экземпляром).
Для исследования операций над знаками-фреймами необходимо ввести метауровень, на котором в качестве денотатов выступают знаки-фреймы, а ментальными объектами являются мета-знаки, которые характеризуются синтаксисом (именем или другим способом кодирования), семантикой (понятием, конкретным смыслом для субъекта) и прагматикой (процедурами, связанными со знаками). Взаимосвязь этих аспектов также можно представить треугольником Фреге, в котором существуют связи между синтаксисом и семантикой, позволяющие получать по имени всю информацию о сущности, и, наоборот, по описанию метазнака определить его синтаксис. Связи между семантикой и прагматикой позволяют формировать определенные действия на основе анализа ситуации, которая характеризуется данным знаком. Связь между этими аспектами в противоположном направлении можно интерпретировать как объяснение причин произошедших событий (процедур). Связь синтаксиса с прагматикой предполагает переход к действиям при упоминании имени без анализа семантики (нажать на тормоз при красном сигнале светофора), а также позволяет восстановить синтаксис (имя) ситуации по совершенным действиям.
Синтаксис, семантика и прагматика знака (метазнака) не привязаны жестко и однозначно к той сущности, которую они характеризуют. Рассмотрим пример, подтверждающий договорный характер использования знаков. Допустим, в поездке за фибами участники договорились зажечь костер в том случае, если будет обнаружено место с большим количеством фибов. Результат этой договоренности можно рассматривать как создание знака, обозначением (синтаксисом) которого является дым от костра, семантика соответствует факту обнаружения фибов, а прагматика (действия) очевидна: если кто-то не нашел фибов, нужно идти в сторону костра. Однако участники поездки могут принять другие соглашения. Например, при обнаружении фибов не разжигать костер, а фомко крикнуть. В этом случае изменится только синтаксис. Если они договорятся о том, что дым костра является сигналом наступления обеда, то изменится семантика, а прагматика останется прежней — идти в сторону костра. Наконец, если принято соглашение о том, что дым от костра означает сигнал возвращения домой, то изменится не только семантика, но и прагматика, так как в этом случае нужно идти не в сторону костра, а к автобусной остановке.
Структура семиотической модели знаний некоторой предметной области, или поля знаний, на котором создается БЗ интеллектуальной системы, показана на рис. 1.6.
| Рис 1.6. Структура поля знаний |
Синтаксис семиотической модели поля знаний можно описать следующими признаками:
где /— структура исходных данных, подлежащих обработке и интерпретации в ИИС;
О — структура выходных данных;
М— модель предметной области, описывающая преобразование I в О, которая может быть представлена двумя составляющими
| wc/ |
Компонента Sk отражает понятийную структуру предметной области в виде статической концептуальной структуры, a Sf— динамическую функциональную структуру, моделирующую возможные схемы рассуждений эксперта на основе функциональных связей или отношений между понятиями, образующими Sk. Семантика модели определяется конкретным содержанием знаний проблемной области. Смысл используемых в модели понятий и отношений определяется и постепенно уточняется в процессе получения знаний, в котором можно выделить следующие этапы.
- Построение первичной модели, которая отражает представление эксперта о предметной области. Эта модель является семантической репрезентацией реальности и личного опыта эксперта.
- Эксперт вербализует свой опыт, объясняя способы рассуждений в процессе передачи знаний аналитику. Семантику знаний предметной области теперь можно представить текстом.
- Инженер по знаниям интерпретирует вербализованный опыт эксперта и формирует собственное представление о знаниях данной предметной области.
- Формируется модель поля знаний.
Под прагматической составляющей семиотической модели специалисты в области искусственного интеллекта понимают практические аспекты разработки поля знаний, связанные с созданием и применением технологий проведения структурного анализа, согласованием отдельных фрагментов знаний, разрешением противоречий и т.п. Прагматика в данном случае определяет выбор технологий, которые использует инженер по знаниям для преобразования хаотического опыта эксперта в стройную модель поля знаний проблемной области.