Теория и методы принятия решений а также Хроника событий в Волшебных

3. Время и условия становления эксперта

Прежде всего, процесс становления эксперта является дос­ таточно длительным. Установлено, что требуется не менее 10 лет, чтобы при благоприятных условиях стать экспертом в ка­ кой-либо области профессиональной деятельности [3]. Этот факт является универсальным: он справедлив для таких раз­ ных областей, как музыка и шахматы. Композиторы с мировой славой создавали первые произведения высокого уровня не ра­ нее чем через 10 лет постоянного совершенствования. Лучшие гроссмейстеры, чемпионы мира, такие как Г.Каспаров, дости­ гали высот профессионального мастерства не ранее чем через 10 лет постоянного занятия шахматами. Эти примеры можно продолжить [3].

Исследования показали, что большую роль в становлении эксперта играют постоянные упражнения. Два фактора —время упражнений (в спорте, музыке, шахматах и т.д.) и руководство опытного учителя, особенно на первых ступенях обучения, яв­ ляются основными. Как выяснилось [4], природные способно­ сти человека —также важный фактор, но они могут быть силь­ но развиты путем постоянных упражнений, что справедливо для всех людей, не имеющих каких-либо врожденных дефек­ тов. Наблюдения за музыкантами и спортсменами приводят к выводу, что уровень достигнутого ими мастерства прямо про­ порционален времени, потраченному на упражнения.

4. Трансформация системы переработки информации

Считается, что за время становления эксперт приобретает новые качества. В его мозгу возникают особые структуры хра­ нения специально организованной информации. Такие структу­ ры принято называть базами знаний.

Как следует из модели человеческой памяти (см. лекцию 7), она условно делится на кратковременную и долговремен­ ную. Эти два вида памяти различаются по объему и времени переработки и хранения информации. Анализ проблемы и при­ нятие решений осуществляются обычно в кратковременной па­ мяти, имеющей ограниченный объем. Зато эта память доста­ точно быстрая, и сведения, находящиеся в ней, всегда под ру­ кой. Объем долговременной памяти очень велик, но доступ к ней требует значительно большего времени.

221

Существует достаточно проверенная гипотеза [4] о том, что эксперты в результате многолетних упражнений получают воз­ можность быстрого доступа к определенной части долговремен­ ной памяти, создавая так называемую рабочую память, участ­ вующую в решении задач (см. лекцию 7). Таким образом, у эксперта имеется возможность не просто «запасать впрок» большой объем знаний, но и иметь к ним быстрый доступ.

5. Иерархические структуры хранения знаний

Знания, которыми владеет эксперт, организованы специ­ альным образом, облегчающим их поиск и эффективное ис­ пользование. Полученная за годы обучения информация не хранится «как попало», она организована в рамках определен­ ных структур.

Прежде всего, решая в течение многих лет похожие зада­ чи, эксперт вырабатывает свой взгляд, т.е. умение описывать задачи набором признаков, позволяющим успешно проводить анализ. Так, у многих шахматистов вырабатывается умение «увидеть» в позициях возможность атаки, возникающую опас­ ность и т.д. Они умеют быстро различать типичные конфигу­ рации расположения фигур. Врачи вырабатывают свои навыки описывать те или иные состояния больных и распознавать бо­ лезни. Как правило, возникает экономный (по составу) и эф­ фективный (при использовании) набор признаков, описываю­ щих состояния отдельных объектов.

Далее по таким признакам происходит группировка объек­ тов, обеспечивающая удобное хранение информации и быстрый доступ к ней. Судя по всему, универсальной структурой являет­ ся иерархическая: информация группируется по некоторым общим признакам, те в свою очередь тоже объединяются в группы и т.д. Возникает хранилище знаний, похожее на эн­ циклопедию, снабженную индексами для быстрого поиска [5].

Исследование процессов принятия диагностических реше­ ний врачами [6] показало, что знания экспертов можно доста­ точно точно описать совокупностью иерархических правил, по­ строенных на значениях диагностических признаков.

222

6. Черты поведения эксперта

Итак, память эксперта устроена специальным образом. Как это проявляется в его поведении?

Общепризнанными чертами поведения эксперта является не только быстрое решение задач, но и быстрый переход от рас­ смотрения задачи к ее решению. Хороший врач без промедле­ ния ставит диагноз. Гроссмейстер играет на нескольких досках одновременно, причем на хорошем уровне.

Известно, что эксперты почти безошибочно решают слож­ ные задачи. Доказательством тому служат партии выдающихся гроссмейстеров прошлого, легенды о великих врачах-диагнос- тах. Итак, эксперты являются уникальными личностями, об­ ладающими бесценным знанием и умеющими эффективно его использовать.

7. Подсознательный характер экспертных знаний

Возникают естественные вопросы. Нельзя ли каким-либо образом сохранить экспертные знания для будущих поколе­ ний? Можно ли выспросить у эксперта, как он решает те или иные задачи?

Ответы на эти вопросы отрицательные. Одной из наиболее важных характеристик экспертного знания является его под­ сознательный характер. Экспертное знание не вербализуемо. Это значит, что, уверенно решая свои профессиональные зада­ чи, эксперт не может объяснить другим, как именно он это де­ лает. Так, гроссмейстер не может объяснить, как он выбирает очередной ход (кроме простых позиций), композитор —как он придумывает мелодию, врач — как он ставит диагноз (кроме простых случаев).

Считается, что умения людей не поддаются вербализации, объяснению [5]. Эксперты не имеют осознанного доступа к сво­ им правилам принятия решений. Все попытки расспросить экс­ пертов, как они это делают, ничего не дают, так как люди в лучшем случае могут вербализовать лишь наиболее простые элементы своих правил. В ряде экспериментов показано [6], что даже прямые подсказки и обещание дополнительного воз­ награждения не позволяют добиться от человека правдоподоб-

223

Далее мы представим подход, позволяющий строить пол­ ные, непротиворечивые и достаточно большие базы экспертных знаний (умений) для определенного класса задач: задач клас­ сификации с явными признаками [7].

9.Экспертные знания в задачах классификации

сявными признаками

Задачи классификации объектов, описываемых многими признаками, широко распространены на практике. Приведем три примера.

1.Наиболее часто встречающаяся профессиональная задача

вповседневной деятельности врача —диагностика заболевания по совокупности клинических и инструментальных признаков, описывающих состояние пациента.

2.Одна из распространенных задач в геологии —поиск ме­ сторождения полезных ископаемых. Сбор информации позво­ ляет характеризовать различные районы по совокупности при­ знаков, в той или иной степени типичных для месторожде­ ний. По этим признакам определяют наиболее перспективные районы [8].

3.Поиск причин неисправностей, поломок в сложной ма­ шине или механизме. Каждая поломка может быть описана со­ вокупностью признаков. Именно по этим признакам инженер определяет тип неисправности [8].

Что же общего в деятельности инженера, геолога, врача? Это общее можно представить в формальном виде следующим образом. Имеются объекты, описываемые многими признака­ ми. Необходимо отнести эти объекты к определенным классам решений. Наиболее важная характеристика таких задач приня­ тия решений —их повторяемость: люди решают данные задачи многократно, вырабатывая навыки наиболее успешного, эффек­ тивного решения. Количество повторных решений различно для разных областей профессиональной деятельности. Врач по­ вседневно решает задачи распознавания одного и того же объ­ екта —признаков заболеваний в различных их сочетаниях. За­ дачи, связанные с выбором района для разработки, решает многократно и геолог. В отличие от врача и геолога инженер имеет дело с изменяющимися объектами (новые конструкции

машин, механизмов).

Декартово произведение А шкал признаков определяет множество всех гипотетически возможных состояний, опи­ сываемых диагностическими признаками. Состояние аь при­ надлежащее А, описывается вектором (ац, а12,...,ащ)> где j-м компонентом является одно из значений на шкале i-ro диагно­ стического признака.

Требуется: на основе знаний эксперта классифицировать все векторы аь отнеся каждый из них к одному или несколь­ ким классам решений.

Особенностью данной постановки задачи является следую­ щее. Предположим, что эксперт (врач, геолог, инженер) опре­ делил полный набор диагностических признаков, необходимых ему при решении задачи классификации. Этим задано полное пространство всех возможных состояний объекта исследования (больного, месторождения, механизма и т.д.). В приведенной выше постановке задачи впервые ставится целью построение полной классификации, т.е. классификации всех возможных состояний объекта исследования. В отличие от этого в других постановках речь обычно идет о выявлении какой-то части знаний [9].

Данная постановка задачи основана на предположении, что эксперт обладает полнотой знаний. Необходим подход, позво­ ляющий их выявить.

11. Основные идеи метода экспертной классификации

Для решения поставленной выше задачи были разработаны методы, основанные на идеях [7], рассмотренных далее.

11,1. Структуризация проблем

Чтобы передать знания компьютеру, нужен общий язык, характеризующий конкретную предметную область. Удобен язык признаков (или характеристик), описывающих объект ис­ следования. Таким объектом при построении баз медицинских знаний является больной, обратившийся к врачу с жалобами на боли. Признаки или характеристики в данном случае опи­ сывают состояние больного: локализация болей, их характер, иррадиация, частота пульса, артериальное давление, темпера­ тура и т.д.

227

привычную для себя задачу. Для проблем классификации с яв­ ными признаками такой задачей является анализ описания объекта исследований, данного как совокупность значений ди­ агностических признаков. Этот анализ привычен для эксперта. Можно ожидать, что при таком анализе полностью проявляют­ ся его знания.

В качестве примера приведем задачу дифференциальной диагностики тромбоэмболии легочной артерии (ТЭЛА) и остро­ го инфаркта миокарда (ОИМ) [12,15]. Перечень диагностиче­ ских признаков, указанных экспертами: 1) анамнез, факторы риска; 2) боль; 3) цвет кожи; 4) дыхание; 5) артериальное дав­ ление; 6) электрокардиограмма; 7) рентгенограмма грудной клетки; 8) эхокардиограмма; 9) ферменты крови.

На шкале каждого из признаков эксперты выделили не­ сколько значений, причем два из них наиболее характерны со­ ответственно — одно для ТЭЛА, другое для ОИМ. Например, для первого диагностического признака шкала имеет вид:

•в анамнезе операция, травма, роды, тромбофлебит, опухоли;

ванамнезе стенокардия, ишемическая болезнь сердца;

ванамнезе патологии нет.

Описание проблемы вводится в компьютер. Комбинируя значения диагностических признаков, компьютер предъявляет эксперту одно из возможных состояний объекта исследования (больного) в виде клинической ситуации. Кроме того, эксперту предоставляется перечень классов решений, к одному или не­ скольким из которых он относит клиническую ситуацию.

11.3. Гипотеза о характерности

При получении информации от эксперта активно использу­ ется гипотеза о различной характерности значений диагности­ ческого признака по отношению к каждому из классов. Иначе говоря, предполагается, что эксперт может упорядочить все значения каждого диагностического признака по их характер­ ности для каждого из классов решений и что это упорядочение не зависит от значений других признаков.

Возьмем i-й диагностический признак. Два любых значе­ ния на его шкале хл и находятся в следующем отношении

характерности для класса Pj:

Ч ’Чг GDP, »

229