淺論計(jì)算機(jī)知識載體作用

導(dǎo)語：淺論計(jì)算機(jī)知識載體作用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：計(jì)算機(jī)作為新型知識載體可以減輕人類理解復(fù)雜思想的腦力負(fù)擔(dān)，可以表達(dá)更復(fù)雜的思維過程，本文探討計(jì)算機(jī)作為新型知識載體所能起到的作用，以及實(shí)現(xiàn)的方法。

關(guān)鍵詞：知識載體，知識表示，人工智能

英文摘要：

Extract:Computerasanewkindofknowledgecarriercanalleviatehuman''''sbrainworkwhenunderstandcomplexthoughts,andcanexpressmorecomplexthoughtsofhumankind.Thispaper

discusseswhatfunctionsthenewkindknowledgecarriercouldhave,andhowtorealizethesefunctions.

Keywords:knowledgecarrier,knowledgepresentation,artificialintelligent.

1．書本是傳統(tǒng)的知識載體

人類何以能夠從刀耕火種發(fā)展到今天掌握如此發(fā)達(dá)的科學(xué)技術(shù)？無庸置疑，書本在人類知識的積累、傳播和發(fā)展的過程中起了至關(guān)重要的作用。人們最初將從實(shí)踐中學(xué)習(xí)到的知識用文字的形式記載下來，流傳于世，從而使更多的人掌握這些知識，掌握了這些知識的人又通過進(jìn)一步的實(shí)踐和反復(fù)深入的思考，掌握了更進(jìn)一步、更深入的知識，再次將這些知識記載下來，如此反復(fù)積累，使人類所掌握的知識呈指數(shù)規(guī)律增長，以至于今天達(dá)到知識急劇膨脹的狀態(tài)。考察在這種知識積累的過程中，書本作為知識載體記載和傳播知識的方法，對于研究計(jì)算機(jī)在這方面的應(yīng)用將是很有啟發(fā)意義的。

書本用文字記載人類的所見所知，記載人類的思想。文字有最小的單位，漢字是"字"，英文是"字母"，漢字的常用字有數(shù)千個，英文只有26個字母，無論如何，這些最小單位的任意組合都是天文數(shù)字，都超出了人類大腦的記憶極限。于是從所有可能的組合中篩選出一部分組成有意義的詞匯（當(dāng)然這種篩選是無意識的、自然形成的），詞匯的數(shù)量大約在數(shù)萬個的數(shù)量級，可以認(rèn)為是組成有意義的語句的基本單位，由這種基本單位組合成各種各樣的語句，表達(dá)出人類的各種思想。詞匯的含義是相對固定的（至少在不太長的歷史時(shí)期內(nèi)是固定的），人們通過自小的學(xué)習(xí)掌握這些詞匯的含義，形成一種固定的理解。而詞匯的組合雖然也有一些規(guī)律（例如語法），但對于這些組合所表達(dá)的含義卻是要經(jīng)過人類大腦的思考來領(lǐng)會的。一本專業(yè)技術(shù)書籍，其中的大多數(shù)詞匯大家都認(rèn)識，但只有受過專業(yè)訓(xùn)練的人才能讀得懂，就是因?yàn)閷I(yè)人員經(jīng)過專業(yè)學(xué)習(xí)，懂得如何去理解每個句子的含義。所以，人類通過書本用大家都懂的基本單位-詞匯，構(gòu)造出各種有意義的組合，這種組合需要經(jīng)過人類大腦的思考才能表達(dá)出其含義。

隨著人類知識的積累，所要表達(dá)的思想越來越深奧，有些思想光靠文字已經(jīng)很難表達(dá)甚至無法表達(dá)。數(shù)學(xué)就是一個明顯的例子，為了表達(dá)復(fù)雜的抽象概念和運(yùn)算，引入了一些非文字的符號，這些符號可以認(rèn)為是詞匯的擴(kuò)充，所以我們說數(shù)學(xué)是科學(xué)的語言。

但是并非人類所有的思想、感知都可以用文字或其擴(kuò)充符號來表達(dá)，即使這些思想、感知有時(shí)是很簡單的。例如，一個人對于從未到過的地方，無論別人如何向他描述，總是無法在頭腦中形成清晰的印象，但只要讓他去一次，他就會有一個清晰的印象。這說明有些感知是語言文字無法描述的，即使借助地圖、照片等輔助信息也難以表達(dá)清楚。

2．計(jì)算機(jī)作為知識載體的作用

就象機(jī)械可以代替人類繁重的體力勞動、并且可以完成人類體力無法勝任的工作一樣，計(jì)算機(jī)可以代替人類繁重的腦力勞動，并且可以完成人類腦力無法勝任的工作。在知識的積聚和傳播這個方面，計(jì)算機(jī)理應(yīng)發(fā)揮更大的作用。二十世紀(jì)初電影剛剛問世的時(shí)候，人們只是將舞臺演出的過程或者實(shí)際生活中的現(xiàn)場拍攝下來，后來終于發(fā)現(xiàn)，原來電影拍攝是可以跨越時(shí)間、空間限制的，完全沒有必要將鏡頭始終對著一個地方，于是才有了今天的電影技術(shù)。我們今天在計(jì)算機(jī)上的知識表達(dá)方式，是不是也有點(diǎn)類似于電影之初？書本對知識的表達(dá)方式，是依賴于文字的表達(dá)能力的，受詞匯的限制，受人類對文字領(lǐng)會能力的限制，當(dāng)表達(dá)復(fù)雜抽象的思維過程時(shí)，顯得晦澀艱深，令人望而生畏。如果我們利用計(jì)算機(jī)表達(dá)知識，則完全可以不受文字表達(dá)的限制，我們可以讓計(jì)算機(jī)幫助我們思維，也可以讓計(jì)算機(jī)表達(dá)出書本無法表達(dá)的思想。

首先，我們可以讓計(jì)算機(jī)幫助我們思維。人類的學(xué)習(xí)過程是一個艱苦的腦力勞動過程，其中一些機(jī)械的、重復(fù)性的邏輯推理的思考可以借助計(jì)算機(jī)來完成。例如一道數(shù)學(xué)命題，可以讓計(jì)算機(jī)自動表達(dá)這個命題對應(yīng)的等價(jià)命題、逆命題。要做到這一點(diǎn)，必須有一種能夠讓計(jì)算機(jī)理解的知識表達(dá)方法。眾所周知，知識表示是人工智能重要的研究方向之一，目前已經(jīng)有了一些成熟的方法，如一階謂詞邏輯、語義網(wǎng)絡(luò)等。但是我們也注意到，目前人工智能的研究目的主要是面向?qū)＜蚁到y(tǒng)和自動控制的，研究人員關(guān)注的問題是如何使計(jì)算機(jī)"理解"知識，讓計(jì)算機(jī)按照所"理解"的知識自動推理，最終或者產(chǎn)生新的知識（如機(jī)器證明），或者找出問題的解法（如專家系統(tǒng)）。其實(shí)這些方法也可以應(yīng)用于人類學(xué)習(xí)，我們可以在機(jī)器上設(shè)計(jì)兩個表達(dá)界面，一個用人熟悉的文字和符號表達(dá)知識，供人閱讀，另一個界面用合適的人工智能的知識表達(dá)方法描述所敘述的知識（例如用謂詞公式），從而計(jì)算機(jī)可以通過演算模擬人類的邏輯推理，將推理的結(jié)果通過上述第一個界面呈現(xiàn)給讀者。

其次，我們可以在計(jì)算機(jī)上描述文字無法描述或難以描述的思想。人在認(rèn)知的過程中，頭腦中會產(chǎn)生一個"心象"（mentalimage），哲學(xué)家們將心象劃分為幾種類型，其中一些是人的感官受到外界刺激而產(chǎn)生的自然反應(yīng)，另一些是人在思考時(shí)在頭腦中主觀形成的。對于心象的作用，哲學(xué)上不同的學(xué)派有不同的觀點(diǎn)，但對于心象的存在及其在思考中的作用，大家都是認(rèn)同的。確實(shí)，人在思考復(fù)雜的問題時(shí)，頭腦中會有一個幫助思維的心象，這種心象有時(shí)是很明確的，例如，數(shù)學(xué)上的矩陣乘法，其中初學(xué)者對于這種表達(dá)符號難免會感到吃力，其實(shí)理解這個符號的人都知道，無非是將第一個矩陣的第i行乘以第二個矩陣的第j列，所表達(dá)的思想是很簡單的，如果用一個活動的橫條和豎條來演示計(jì)算過程，就一目了然了。這種演示所表現(xiàn)的就是一種心象，這種表達(dá)方式印刷文字做不到，而計(jì)算機(jī)卻很容易做到。再如極限的定義，定積分的定義等等，用一些活動的幾何圖案來演示，就很容易理解了。人的思維過程是無法通過儀器探測的，在計(jì)算機(jī)上演示人類思考過程中產(chǎn)生的心象，不僅有助于其他人理解作者的思想，同時(shí)也為認(rèn)知心理學(xué)的研究提供佐證。

3．計(jì)算機(jī)作為知識載體的功能和特征

計(jì)算機(jī)作為知識載體的功能可達(dá)到什么程度，與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展有關(guān)，也與計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及有關(guān)。知識的表達(dá)方式需要公眾的認(rèn)可，知識的積累需要公眾的參與，新型知識載體的形成將會是一個長期的過程。在現(xiàn)階段，從目前可應(yīng)用或已接近實(shí)用的計(jì)算機(jī)技術(shù)狀況看來，計(jì)算機(jī)作為知識載體似應(yīng)具有如下的功能和特征：

·具有自我闡釋的能力。利用人工智能的知識表示方法，建立機(jī)器可識別的內(nèi)部知識表示，讓計(jì)算機(jī)自動進(jìn)行推演，從不同角度闡述知識，或者通過人機(jī)交互，用機(jī)器推演的結(jié)果驗(yàn)證讀者對知識的理解是否正確，這就是一種自我闡釋的方法。在機(jī)器上演示思考時(shí)的心象，也是一種自我闡釋的方法。再如對機(jī)械部件的描述，傳統(tǒng)的方法是采用三維空間中分別在三個坐標(biāo)平面的投影來精確地描述一個部件的形狀和尺寸，這是因?yàn)闀竞图垙埵瞧矫娴模荒苡眠@種方式描述，但是在計(jì)算機(jī)上，卻完全可以在三維空間中用自由轉(zhuǎn)動的方式顯示一個部件的形狀和尺寸，讓觀察者從不同的方向檢視。

·具有智能檢索的能力。當(dāng)學(xué)習(xí)者遇到困難時(shí)，可通過人機(jī)對話判斷學(xué)習(xí)者缺乏哪些方面的相關(guān)知識，從本機(jī)或與其聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上檢索到相關(guān)的資料提供給學(xué)習(xí)者。在目前計(jì)算機(jī)可理解的語言與人類自然語言仍有相當(dāng)大距離的情況下，可能需要一種類似于關(guān)系數(shù)據(jù)庫檢索語言的知識檢索語言，用來描述讀者的檢索要求和反饋信息。當(dāng)然要檢索首先就要有知識數(shù)據(jù)庫，也許可以借助目前已經(jīng)很成熟的關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)，但所存儲的數(shù)據(jù)必須有可供檢索的信息。目前這方面已經(jīng)有了一些可供借鑒的標(biāo)準(zhǔn)，如IEEE的LTSC(LearningTechnologyStandardsCommittee)所制定的標(biāo)準(zhǔn)LOM(LearningObjectMetadata)，這個標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了學(xué)習(xí)對象所應(yīng)具有的屬性描述，以及每種屬性的編碼。目前國家遠(yuǎn)程教育資源建設(shè)工程的技術(shù)規(guī)范，就是參照這個標(biāo)準(zhǔn)的。

·沒有空間限制。書本必須裝訂成冊，每一本書的內(nèi)容自成體系，計(jì)算機(jī)不必受此限制，特別是聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)，所有的知識也許就集中存儲在一部中心主機(jī)上，從而可避免重復(fù)性的勞動。

·以知識點(diǎn)為基本單位，而不是以章節(jié)為基本單位。每個知識點(diǎn)的描述將是盡量獨(dú)立的，即除了必要的基礎(chǔ)知識，盡量不依賴其它知識，對于必須引用的知識，可自動通過網(wǎng)絡(luò)查詢提供給讀者。

4．結(jié)論

本文所探討的內(nèi)容并不在于輔助教學(xué)方面，而是探討利用計(jì)算機(jī)作為知識的載體方法，這種方法可以減輕人類理解復(fù)雜思想的腦力負(fù)擔(dān)，可以表達(dá)更復(fù)雜的思維過程，在某種程度上可以代替人類學(xué)習(xí)過程中的一些煩瑣、機(jī)械的腦力勞動。這意味著，這種新型的知識載體使我們從低級的腦力勞動中解放出來，使我們能夠輕松地表達(dá)復(fù)雜的思想，從而能夠進(jìn)行更復(fù)雜的思維。