1 Бодякин В.И. Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, Москва E-mail: body@ipu.ru,body@ipu.ru http://www.informograd.narod.ru,informograd.narod.ru. - презентация

1

2 1 Бодякин В.И. Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, Москва служ.тел.: Нейросемантические структуры как инструментарий для построения Баз Знаний

3 Схема формирования БЗ по инноватике Пользователь КПД < 2% Эксперты- аналитики Программист Ассоциация пользователей Предметная область Интернет байт/сутки СМИ б/с НТП 10 8 б/с Специальность б/сутки Интеллектуальный инструментарий по формированию и пополнению БЗ База знаний Документы, обзоры, аналитика, ответы на запросы, …

4 Предметная область Алгоритм НСС При моделировании предметных областей (ПО) специализированными нейросетями (НСС) было обнаружено явление автокластеризации. Которое выражалось в том, что при минимизации ресурсов нейросети, затрачиваемых на отображение реальных предметных областей, структура нейросети приобретала топологическую гомоморфность причинно-следственной структуре физических процессов произвольной ПО Текстовая форма

5 Нейросемантическая форма (НСС) Нейросемантическая форма (НСС) представления информации НСС При минимизации затрат (памяти) НСС получаем: процесс предметной области N элементу (образу), при этом, структура образов НСС гомоморфна структуре процессов ПО ! Предметная область Алгоритм НСС Процесс А Образ А ТФ описания процесса А N-элемент (3,2)

6 5 R ИС = f(число N-элементов, число связей) в битах Lim 0 при t TФ ИС = объем текстовой информации в ИС в битах Примеры: а) правильно выделяются все процессы: ; б), - выделяются все процессы:. сдвиг алфавита А в кодах ASCII в примере б) на +1 на -133 или R ИС / TФ ИС 0 и R ИС < const при t при t Т Автоструктуризация на нейросемантических структурах

7 6 НСС – это пример формального преобразования количественной текстовой формы представления информации в качественно новую форму Критерии достаточности ТФ: а) все пространство состояний процессов ПО; б) если человек может правильно структурировать данную ТФ в непривычной, но взаимнооднозначной нотации, в) наличие характерных особенностей динамического процесса при минимизации ресурса R ИС Min ТФ = 2N-1, где N – число процессов ПО.

8 7 Расширив свойства формального нейрона введением в него относительности времени активации входов, получим нейроподобный N-элемент. U(t)= F i (P1*X 1 (t 0 ) P2*X 2 T2*(t 2 - t 0 ) … Pk*X k Tk*(t k - t 0 )) F 1-20 (P,T) = 1 k … U*(t) = U(t) / Umax

9 Объединенные N-элементы в НСС представляют многодольный иерархический граф Межслойные связи N-элементов формируются входящей информаций. Процесс заполнения связями (памяти) НСС идет слева направо и снизу вверх (долговременная память, кратковременная память и резерв). В слое N-элементы независимы – максимальная распараллеливаемость. Время распознавания НСС монотонно 1 обобщ.такту, по мере работы.

10 Классическая (файловая, ТФ) и нейросемантическая парадигмы автоматизации информационных процессов Алгоритм БД Форма НСС Алгоритм НCC Текстовая форма Предметная область Аналитик, программист Пользователь АЦП- ЦАП Алгоритмif then if then … База знаний

11 Основные свойства НСС Нейросемантическая форма (НСС) представления информации гомоморфна причинно- следственной структуре процессов ПО. - N-элемент (образ) НСС процесс ПО, (информ. модель ПО или ее онтология). - связи НСС отражают порядок взаимосвязи процессов ПО. Каждый N-элемент имеет свое имя (номер слоя, номер в слое). Топология НСС дает: - всю статистику процессов ПО; - поле текстовой энтропии; - целостность и аналитичность; - … т.е. НСС гораздо информативнее ТФ. …авасасвсавасв Текстовая форма

12 - ассоциативность (через N-эл. пред. слоя) - прогностичность (прич.-след. связи) - иерархичность (вверх-вниз) - локальная интеграция и анализ - полный образный анализ ПО - однотипность (множество слоя) - кратковременная и долговрем. памяти - максимальная распараллеливаемость - открытость и наращиваемость - гипертекстовость (навигация по N-эл.) - произвольность ПО - демонстрация абстракций, творчества … - … Дополнительные свойства НСС

13 - ассоциативность (через N-эл. пред. слоя) - прогностичность (прич.-след. связи) - иерархичность (вверх-вниз) - локальная интеграция и анализ - полный образный анализ ПО - однотипность (множество слоя) - кратковременная и долговрем. памяти - максимальная распараллеливаемость - открытость и наращиваемость - гипертекстовость (навигация по N-эл.) - произвольность ПО - демонстрация абстракций, творчества … - … Дополнительные свойства НСС

14 - ассоциативность (через N-эл. пред. слоя) - прогностичность (прич.-след. связи) - иерархичность (вверх-вниз) - локальная интеграция и анализ - полный образный анализ ПО - однотипность (множество слоя) - кратковременная и долговрем. памяти - максимальная распараллеливаемость - открытость и наращиваемость - гипертекстовость (навигация по N-эл.) - произвольность ПО - демонстрация абстракций, творчества … - … Дополнительные свойства НСС

15 Характеристики ассоциативной памяти на базе НСС: - время доступа, - коэффициент компрессии-сжатия, - надежность хранения информации и др.) имеют тенденцию к улучшению, как в среднем, так и в абсолютных значениях, по мере роста объема вводимой информации из ПО.

16 ВИД ИСХОДНОЙ ТФ (1000 символов) на которой будет построена НСС А.С.Иванов ст.инж., оклад 8500 руб.; М.А.Сидорян мнс, оклад 5505 руб.; С.С.Петровичев ст.инж., отдел 17, 850 руб.; М.А.Иванидзе холост, ст.инж., оклад, 8500 руб.; М.А.Сидорян женат, двое детей. ст.инж., оклад 7200 руб.; Д.А.Иваншвили инженер, оклад 4055 руб.; М.М.Петров, оклад 6050 руб. ст.инж.; И.И.Петров, оклад 9050 руб., вед.инж.; С.С.Иванян оклад 8550 руб., инженер; М.К.Сидоров, инженер, оклад 5000 руб.; Ф.А.Иваненко, оклад 4700 руб. холост; А.С.Иванов ст.инж., оклад 8500 руб., холост; И.Д.Петрян, оклад 9000 руб. вед.инж.; В.А.Ивановский вед.инж., оклад 9500 руб.; А.В.Ивановский женат, четверо детей. оклад 7600 руб.; Ф.Ф.Петров мнс, оклад 5650 руб.; А.А.Иванов, оклад 6500 руб. вед.инж.; И.И.Иванский зав.отделом, оклад 7440 руб.; М.К.Сидоров, оклад 8020 руб. ст.инж.; А.Д.Иваншвили ст.инж., оклад 8500 руб.; С.С.Иванян ст.инж., оклад 8500 руб.; М.М.Иванидзе ст.инж., оклад 4000 руб.; А.М.Иваншвили вед.инж., оклад 5605 руб.; М.А.Петров, оклад 9000 руб. вед.инж.; А.А.Иванов вед.инж., уволен ;

17 Вид ТФ в другой нотации (ASCII-1) -Р-ЗбЯмнбрс-зме-+нйкЯг7/4/пта-:Л-ї-ЗбЯмзгждфнкнрс+рс-зме- +нйкЯг7///пта-:Р-Р-Одспнбзцдбрс-зме-+нсгдк06+нйкЯг74//пта- :Л-ї-Рзгнпюмлмр+нйкЯг44//пта-:Л-ї-ОдспюмедмЯс+гбндгдсди- рс-зме-+нйкЯг6/5/пта-:ї-Р-ЗбЯмчбзкззмедмдп+нйкЯг3/3/пта-:Л- ї-Одспнб+нйкЯг7/4/пта-рс-зме-:ї-Г-Одспюмбдг-зме- +нйкЯг8///пта-:Р-Р-ЗбЯмюмзмедмдп+нйкЯг74//пта-:Л-Й- Рзгнпнб+нйкЯг4/4/пта-змедмдп:Л-Й-ЗбЯмдмйн+нйкЯг3/2/пта- фнкнрс:З-З-Одспнб+нйкЯг8/2/пта-бдг-зме-:З-З-ЗбЯмнбрйзибдг- зме-+нйкЯг804/пта-:ї-Р-РзгнпнбрйзиедмЯс+спндгдсди- нйкЯг80//пта-:ї-Р-Одспдмйнлмр+нйкЯг4///пта-:ї-ї- ЗбЯмзгжд+нйкЯг84//пта-зме-:З-З-РзгнпрйзижЯб- нсгдкнл+нйкЯг64//пта-:Л-Й-Рзгнпнб+нйкЯг7/6/пта-рс-зме-:Р-Р- Рзгнпцтй+нйкЯг746/пта-рс-зме-:ї-Г-ЗбЯмчбзкзрс-зме- +нйкЯг74//пта-:Л-Й-Рзгнпюм+нйкЯг474/пта-рс-зме-:Л-Л- ЗбЯмзгждрс-зме-+нйкЯг57//пта-:З-З-Рзгнпчбзкзбдг-зме- +нйкЯг88//пта-:Л-ї-ДвнпнбнйкЯг8/8/пта-бдг-зме-:ї-ї-ЗбЯмнббдг- зме-+тбнкдм/4-/4-/4-:я

18 Автоматически сформированный гиперграф NSS структуры N-элементов === Max compress = 1.70 (!!!) === NN kb L_N w buf inf_sod cods - sloi=1 slovar= … NN kb L_N w buf inf_sod cods - sloi=2 slovar= … NN kb L_N w buf inf_sod cods - sloi=3 slovar= … NN kb L_N w buf inf_sod cods - sloi=4 slovar= NN kb L_N w buf inf_sod cods - sloi=7 slovar=

19 =========== Номер запроса=1 Запрос = ' оклад ' Max_sloi=2 j_max=49 UT= 1 T_astr=1 запрос = => реакция = Max_sloi=1 j_max=68 UT= 50 T_astr=2 запрос = => реакция = Max_sloi=1 j_max= 4 UT= 36 T_astr=3 запрос = => реакция = Max_sloi=3 j_max= 2 UT= 53 T_astr=4 запрос = => реакция = Max_sloi=4 j_max= 9 UT= 1 T_astr=5 запрос = => реакция = < 6500 руб. вед.инж.; И.И.Иванский зав.отделом, оклад 7440 руб.;> =========== Номер запроса=2 Запрос = ' Иван ' Max_sloi=2 j_max=41 UT= 1 T_astr=1 запрос = => реакция = Max_sloi=1 j_max=43 UT= 50 T_astr=2 запрос = => реакция = Max_sloi=1 j_max= 6 UT= 56 T_astr=3 запрос = => реакция = Max_sloi=3 j_max=26 UT= 36 T_astr=4 запрос = => реакция = =========== Номер запроса=3 Запрос = ' швили ' Max_sloi=1 j_max=12 UT= 4 T_astr=1 запрос = => реакция = Max_sloi=1 j_max=43 UT= 50 T_astr=2 запрос = => реакция = Max_sloi=1 j_max=12 UT= 36 T_astr=3 запрос = => реакция = Max_sloi=3 j_max=10 UT= 1 T_astr=5 запрос = => реакция = < 4000 руб.; М.А.Иваншвили вед.инж., оклад 56> =========== Номер запроса=4 Запрос = ' оклит ' Max_sloi=2 j_max=49 UT= 1 T_astr=1 запрос = => реакция = Max_sloi=1 j_max=68 UT= 50 T_astr=2 запрос = => реакция = Max_sloi=1 j_max= 4 UT= 36 T_astr=3 запрос = => реакция = Max_sloi=1 j_max= 4 UT= 48 T_astr=4 запрос = => реакция = Max_sloi=1 j_max= 4 UT= 60 T_astr=5 запрос = => реакция = оклад Иван швили оклит Файл запроса в НСС Динамика реакции НСС на запрос

20 Информация – f (ПО(S)) причинно-связанная последовательность образов. (деятельностная единица ИС) Знание – f (ПО(S), ИС(S)) причинно-связанное E+ объединение в НСС n образов о ПО с образами о состоянии ИС. (семантические закономерности) Знание i – f(ПО(S), ИС(S) 1,… ИС(S) i-1 )

21 20 знание - п о в т о р е н и я Пример категории знание - "логические высказывания". В текстовой форме они обязательно содержат ритмические п о в т о р е н и я ! |ВСЕ| |ВОЛК|И| |СЕР|Ы||А||ЕСТЬ| |ВОЛК|,||ЗНАЧИТ|,|А||ЕСТЬ| СЕР|ЫЙ| |ВСЕ||ПЕТУХ|И||КРАСИВ|Ы||В||ЕСТЬ||ПЕТУХ|,||ЗНАЧИТ|,|В||ЕСТЬ|КРАСИВ|ЫЙ| в НСС 2 автоматически строится структура: |ВСЕ| |X1 |И| | X2 |Ы|, |X3| |ЕСТЬ| |X1 |, | |ЗНАЧИТ|, |X3| |ЕСТЬ| X2 |Ы|Й| t1 t3 t2 t2+Ы|Й, ИС в своей грамматике выдаст:. Таким образом, все типы логических высказываний произвольной ПО покрываются механизмом НСС 2 НСС

22 Прототип компьютерного интерфейса человек-ИP Xi, Yj : Ek+ (Yj Xj) Xj, Yn : Eb+ (Yn Xn) Язык диалога: … Пользователь t

23 22 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ По всем вопросам Проекта обращаться к Бодякину Владимиру b тел. (495) в ИПУ тел 1-346

24 23 1. Проблемы автоматизации в материальной и информационной сферах производств За последние лет автоматизация в промышленности дала более чем ~ 100 кратное повышение производительности труда За это же время, в информационной области человеческой деятельности, производительность труда возросла не более чем в ~ 3-5 раз.

25 24 В развитых странах на долю новых ИТ- технологий приходится от 70 до 80% прироста ВВП. США на экспорте наукоемких технологий зарабатывают в год 700 млрд. долл., Япония - порядка 400 млрд. долл. В "экономике знаний" нет более ценного ресурса, чем ИНФОРМАЦИЯ и ЗНАНИЕ

26 25 Главные проблемы экономики знаний: - нет четких определений базовых понятий: «сигнал», «информация», «знание», «семантика», «целевая функция» … ; - отсутствие технологий автоматизированной ообработки и недостаточная "мощность" экспертов. Ежемесячные объемы мирового цифрового контента слабоструктурированной информации (тексты на ЕЯ, материалы СМИ, ТВ), а также телеметрии, и различных БД и БЗ оцениваются в ~ байт Основания для надежд решения проблем: - наличие социального заказа; - возросшая мощность вычислительной техники; - формализуемость когнитивных функций человека.

27 26 Для решения проблем информационной экономики, необходимо знать: -"Какие" принципы лежат в основе само- развивающихся информационных систем (СИС) ? -"На каких" механизмах построена переработка информации в СИС ? -"Как" построить или промоделировать на ЭВМ саморазвивающуюся информационную систему ? Вывод: есть острейшая потребность в крупномасштабных СИС и нет никаких принципиальных "запретов" на ее построение.

28 27 Современные технологии автоматизации решения задач пользователя Время решения задач: ЭВМ Т1 = t1+ t2+ t4 + n t3, Т2 = t4 Эксперты Т1 = t5 Т2 ( t5 Т1 >> t4) Качество решения задач: ограниченное и удовлетворительное долгое, субъективное и приемлемое Эксперты- аналитики Аналитик- интерпретатор t3 Тексты описания предметной области Текст задачи Пользователь Программист Аналитик- постановщик t1 t2 Язык ЭВМ Текст решения от ЭВМ t4 Отказ - "Неформа- лизуемо!" Текст решения от эксп. t5 Стоимость: ЭВМ Т1 Эксперты Т1 Инженер

29 28 Технологии решения задач пользователя на НСС Время решения задач: НСС Т1>Т2 ЭВМ Т2