Фреймы для представления знаний - Марвин Минский

Потребности зрительного восприятия отчетливо указывают на необходимость проведения определенных манипуляций с символьными представлениями, основанными на теории фреймов, однако же, они в полной мере не обусловливают необходимости в механизмах воображения. Последние весьма полезны в любой деятельности, направленной на решение задач и требующей использования принципов планирования.

Нам следует разделять индивидуальное и эволюционное развитие. Текущий видовой фрейм взрослого человека обычно определяется тем, что он знает о своем местонахождении; это требует учета всех поворотов тела, поворота головы и направления взгляда. Было бы неудивительно обнаружить в лобных участках коры головного мозга «врожденные» механизмы, ответственные за зрительное восприятие, т. е. механизмы, с помощью которых параметры, характеризующие положение человека в пространстве, управляют переадресацией демонов характерных визуальных признаков. Гипотеза о врожденных механизмах подтверждается хорошей визуально-моторной координацией, наблюдаемой в раннем возрасте у многих видов позвоночных. Однако существование иных механизмов индивидуального развития человека могло бы уменьшить требования к формированию врожденных механизмов зрительного восприятия.

Такая система восприятия, характерная для взрослых людей, может рассматриваться как система Коперника, тогда как у детей следует ожидать присутствия иных схем. У ребенка развитие системы зрительного восприятия начинается, вероятно, с той схемы, в центре которой находится лицо (а не ноги) и главная функция которой состоит в том, чтобы увязать зрение с движением рук. После этого наступает очередь создания несовершенного еще образа двигательных возможностей своего тела, и лишь значительно позже появляется глобальная система с «постоянным» чувством ориентации, в пределах которой наблюдатель мысленно может свободно перемещаться. Подобная эволюция системы, в центре которой последовательно располагаются голова, тело и затем свой собственный пространственно-ориентированный образ, требует очень больших усилий, и поэтому у ребенка этот процесс значительно растянут во времени. Такой процесс, но в значительно более ограниченных масштабах, можно было бы, по всей видимости, изучить, наблюдая за тем, как люди учатся ориентироваться по карте. Вначале человеку необходимо сопоставлять карту с видимой картиной, затем это становится все менее и менее необходимым. Искусство, вероятно, заключается в том, чтобы представлять себе и картину, и карту одинаково ориентированными относительно некоторого внутреннего направления, например на север. Часть появившихся в процессе тренировки новых способностей состоит в том, что человек по мере стабилизации и уменьшения амплитуды колебаний между теми или иными возможными решениями улучшает механизм перспективных преобразований данных на основе отбора наилучших для каждой конкретной ситуации ориентиров.

В любом случае наша задача состоит не столько в том, чтобы обосновать преимущества «врожденной» или «развиваемой» модели восприятия, а, скорее, в том, чтобы построить хорошие сценарии возможных действий промежуточных систем. Относительная беспомощность младенца по отношению, скажем, к жеребенку, конечно же, не означает, что у него отсутствует врожденный пространственно-моторный механизм; это свидетельствует о том, что его проявление задерживается до тех пор, пока не появятся предпосылки для образования образов и построения на этой основе более сложной в интеллектуальном плане системы.

5.5. Вопросы измерений и количественных оценок

Большинство людей ощущают противоречие между объяснением мыслительных процессов с помощью дискретных символьных описаний и естественными представлениями, в которых наш внутренний мир постоянно связан с понятиями различной интенсивности (краски, усилия и др.), т.е. понятиями со свойствами непрерывности. В этой области выявление истины с помощью самоанализа или интуиции пользы не приносит. Я убеждён, что символьные модели являются более глубокими по своим возможностям, тогда как (и это может показаться парадоксальным) непрерывные структуры ограничены и могут явиться тормозом при проведении исследований. Мы уже проиллюстрировали эту точку зрения на примере оценочных функций в шахматах. Разумеется, аналоговая техника весьма полезна. Однако многие аналитики недооценивают мощь знаковых систем. Их стремление к непринятию идеи символьного описания объектов и явлений проистекает из чувства «непрерывности» сознания: не следует ли нам не замечать каких-либо гипотетических процессов, в которых одно символьное описание внезапно исчезает, чтобы уступить место другому.

Такое непрерывное представление не может обладать реальной силой, ибо существен только тот процесс, в котором может быть отражено, зафиксировано и проверено то, что уже произошло. Точно так же, как наша способность к отладке программ для вычислительных машин зависит от характера и качества соответствующих проверок, самосознание должно зависеть от прежних состояний человека и выработанных для них итоговых оценок. В этом случае феноменологически «гладкая» или «грубая» последовательность психических состояний должна отражать только стиль описания, используемого для представления этой последовательности.

Точные количественные измерения параметров могут лежать в основе выполнения различных прогнозов в системах роботов, связанных с вычислительными машинами. При работе над созданием теории восприятия зрительной информации человеком нам следует уяснить, насколько хорошо качественные символьные методы могут имитировать наши способности к воображению и манипуляции образами. Люди очень плохо воспринимают абсолютные значения размеров, расстояний и интенсивностей; они не могут с достаточной точностью устанавливать принадлежность размера, громкости, высоты тона, массы к одной из, скажем, десяти категорий. При сопоставлении различных суждений друг с другом многие заключения, для которых, казалось бы, требуются числовые данные, во многом предопределяются наличием простой упорядоченности величин. Рассмотрим три предмета А, В и С, видимые последовательно на фоне центральной стены комнаты. Если мы сдвинемся вправо и обнаружим, что В теперь находится левее А, то сделаем вывод, что В расположен ближе к прежней точке наблюдения и его надо задать как элемент переднего плана. В подобных «грубых» рассуждениях может содержаться даже большее количество информации, если пользоваться данными о расстояниях между линией воображаемого перемещения наблюдателя и объектами сцены.

Таким образом, человеку вряд ли часто требуются точные количественные данные: дифференциальные измерения вполне подходят для близлежащих предметов, тогда как более общие суждения достаточны для тех объектов, которые находятся на значительных расстояниях друг от друга. Для большинства практических целей достаточно установить небольшое число связей между соседними предметами. Число их не должно увеличиваться быстрее, чем растет число предметов; если два предмета находятся у противоположных стен комнаты, этот факт следует представить во фрейме «комната» верхнего уровня и этой информации человеку обычно вполне достаточно; если два предмета расположены вблизи друг друга, это отмечается в менее крупном фрейме, который содержит и другие данные о связях между этими двумя объектами. Таким образом, будет правильно полагать, что человеку трудно вспоминать взаимное расположение предметов, информация о которых содержится в разных фреймах, поскольку это требует поиска дополнительных данных, которых нет в памяти, а это всегда сложно и утомительно.

Против схемы GSF имеется ряд существенных возражений. В самой природе перспективы заложено, что любой близлежащий элемент будет заслонять ряд более удаленных элементов; в тех случаях, когда невидимой будет граница объекта, картина станет еще менее ясной, ибо нельзя будет сказать точно, какие части удаленного предмета от нас заслонены. (Поэтому идея видовых перечней не совсем хороша, если, впрочем, обратиться к вопросам человеческого воображения, то проблемы здесь будут те же самые.) Чтобы улучшить свойство предвидения, присущее системе, видовые перечни можно преобразовать в видовые структуры с целью представления специальных отношений, более сложных, чем пары вида «ближе — дальше». Я полагаю, что измерительные возможности данной системы можно значительно улучшить, используя «символьную интерполяцию». Если рассмотреть совместно или последовательно видовые перечни двух (или более) близких друг другу позиций, то можно отыскать компромиссный вариант для согласующихся в отдельности прогнозов. Используя движение (изменение точки наблюдения), человек, таким образом, может значительно точнее определять невидимые границы предметов.