KOGNITIVNÍ ASPEKTY IR

KOGNITIVNÍ ASPEKTY IR

Mgr. Věra Pilecká Tel.: +420 251 080 380, +420 605 733 813 E-mail: [email protected]

Témata • Informační věda a kognitivní věda – definice IV a KV systém kognitivních věd, vědní obory se vztahem k IV a KV

• Kognitivní aspekty vyhledávacího procesu – kognitivní přístupy v IV, kognitivní aspekty

• Modely uživatele – mentální modely U, informační modely U

1.11.2006

Kognitivní aspekty IR

2

Informační věda - definice VAŠE NÁVRHY? TDKIV:

- v nejširším pojetí je IV obecná věda o informaci (fyzikální, biologické, kulturní) - v užším významu věda interdisciplinárního charakteru zabývající se zákonitostmi procesů vzniku, zpracování, měření, kódování, ukládání, transformace, distribuce a recepce informací ve společnosti - cílem IV je zabezpečit a racionalizovat sociální informační a komunikační procesy 1.11.2006


3

Kognitivní věda • kognitivní = poznávací, sdělný • definice transdisciplinární věda, která usiluje o pochopení procesu myšlení, učení a rozhodování. KV se opírá o výsledky výzkumů z oblasti neurofyziologie, biologie, psychologie, umělé inteligence, teorie informace, lingvistiky, antropologie a dalších vědních oblastí. Myšlení se snaží pochopit s využitím výpočetních procedur v pojmech tzv. reprezentujících struktur mysli, které na tyto struktury aplikují matematickostatistické a jiné metody [TDKIV] • kořeny KV – 50. léta, podoba vědní disciplíny od 70. let 1.11.2006


4

Kognitivní věda nebo kognitivní vědy? • kognitivní věda – tradiční termín v českém prostředí; zdůraznění sjednocujícího, transdisciplinárního trendu [Havel, 2000]

• kognitivní vědy – tradiční v anglosaském prostředí (cognitive sciences), např. MIT Encyclopedia of Cognitive Sciences (MITECS), také na Slovensku – kognitivní vědy = vědy zabývající se lidským myšlením, vnímáním, vědomím - ovšem každá z jiného úhlu, z vlastní perspektivy, vlastními metodami a relativně nezávisle na ostatních vědách – kognitivní věda = transoborová disciplína, která se snaží tyto jednotlivé vědy integrovat a nahlížet na celou problematiku komplexně [Hoffman, 2004] 1.11.2006


5

Obory a podobory KV

[Havel, 2000] 1.11.2006


6

Vývoj KV - kořeny • pokusy o pochopení lidské mysli a toho jak funguje – již doba helénistická (Platón, Aristotelés ad.)

• racionalismus – navazuje na Platóna – k poznání lze dospět přemýšlením a usuzováním – v novověku nejvýznamnějšími představiteli Descartes a Leibnitz

• empirismus – navazuje na Aristotela, který poznání odvozoval od pravidel získaných zkušeností – novověk - zejména Locke a Hume

• Kant – 18. stol., snažil se o sjednocení racionalismu a empirismu – domníval se, že lidské poznání je výsledkem smyslové zkušenosti i vrozených schopností mysli 1.11.2006


7

Novodobý vývoj KV • zkoumání mysli příslušelo pouze filozofům až do 19. stol. => experimentální psychologie – začala systematičtěji zkoumat mentální procesy – po několika desetiletích ji začal ovládat behaviorismus, který ve své podstatě existenci myšlení popíral; až do 50. let 20. století

• 1956 – G. Miller – shrnutí studií – mentální reprezentace; k zakódování a dekódování informace jsou zapotřebí mentální procesy – založení výzkumu umělé inteligence - George Miller, John McCarthy, Marvin Minski, Allen Newell, Herbert Simon, Noam Chomsky = zakladatelé KV

• vytvoření různých teorií mentální reprezentace [Thagard, 2001] 1.11.2006


8

Metody KV • hlavní hypotéza KV: „myšlení lze nejlépe pochopit v pojmosloví reprezentujících struktur mysli, a v pojmosloví výpočetních procedur, které na těchto strukturách operují“ [Thagard, 2001] • přístupy založené na této hypotéze = CRUM – Computational-Representational Understanding of Mind (komputačně-reprezentativní uchopení mysli) – trojnásobná analogie – myšlení, mozek, počítač – modelování myšlení - 6 hl. přístupů – logika, pravidla, pojmy, představy, analogie, konekcionistické sítě 1.11.2006


9

Praktické použití kognitivní vědy vzdělávání

návrhářství

systémy

Logika

kritické uvažování

kódy

logické programování

Pravidla

aritmetika dovednosti

interakce člověkpočítač

většina expertních systémů

Pojmy

schémata problémů

tvorba specifikací

expertní systémy založené na rámcích

Analogie

řešení problémů

kazuistika

expertní systémy založené na případech

Představy

obrazotvornost

diagramy

některé expertní systémy

Sítě

čtení

respektování omezení

expertní systémy schopné učení

[Thagard, 2001, s. 151] 1.11.2006


10

Vztah informační a kognitivní vědy komunikace Informační teorie

epistemologie

matematika

počítačová věda

sociologie

Informační věda

AI

Sociolinvistika

psychologie

psycholinvistika

lingvistika

: kognitivní vědy

[Ingwersen, 1992] 1.11.2006


11

Aplikace KV v LIS KOGNITIVNÍ ASPEKT (proces)

APLIKACE V LIS

percepce

komunikace člověk – počítač (HCI)

myšlení

hledání informací posuzování relevance výchova v oblasti informační gramotnosti výzkumné metody „myšlení nahlas“

učení, paměť

vyhledávání informací uživatelské studie bibliografické instrukce a referenční práce

reprezentace znalostí

taxonomie tezaury klasifikační schémata ontologie (tyto nástroje jsou používány v inteligentních agentech, expertních systémech, systémech zpracování přirozeného jazyka, sémantických sítích, systémech vyhledávání informací, informační architektuře)

jazyk

zpracování přirozeného jazyka skryté sémantické indexování vývoj řízených slovníků

[Hughes, Spurgin] 1.11.2006


12

Vědní obory se vztahem k IV a KV • umělá inteligence – expertní systémy – neuronové sítě

• human computer interaction – vztah HCI a IV

• • • • • •

kognitivní psychologie neurodisciplíny filozofie lingvistika kognitivní antropologie bioinformatika

1.11.2006


13

Přístupy k problematice IR • Ingwersen: tři hlavní výzkumné přístupy – tradiční přístup – přístup zaměřený na uživatele – kognitivní přístup [Ingwersen, 1992, s. 58] viz tabulka

• Steinerová: dvě základní teoretická paradigmata vyhledávání informací – tradiční, algoritmické, fyzikální paradigma – kognitivní, uživatelsky orientované paradigma – vymezuje dva vývojové typy IR: tradiční (konvenční) vyhledávání informací a inteligentní vyhledávání informací [Steinerová, 1998] 1.11.2006


14

Všeobecný model vývojových typů IR ALGORITMICKÉ PŘÍSTUPY KONVENČNÍ IR

KOGNITIVNÍ PŘÍSTUPY INTELIGENTNÍ IR

struktury poznání

dobrá formalizovatelnost LINEÁRNOST MONOREPREZENTACE povrchové formy

přiblížení k neurčitosti poznání NELINEÁRNOST POLYREPREZENTACE hloubkové struktury

porovnávací funkce

přesná, formální shoda

i částečná příslušnost

technologie

tradiční (lineární) linearita přístupu

umělá inteligence, interakce delinearizace přístupu

flexibilita

deterministické systémy

flexibilní situace (dynamika situací)

interakce

jednoduchost (zpětná vazba)

evoluce, přizpůsobení okolí

vyhledávací strategie

předem stanovená

dynamická (možnost změn) modelování uživatele modelování dotazu zprostředkovatelské funkce včleněné v systému

jazyk komunikace

umělý jazyk (předem určené prvky)

přirozený jazyk (neurčitost prvků dotazu) kontext informace, význam pojmů

kritérium úspěchu

shoda

smysluplná odpověď

relevance

matematická shoda

vícerozměrný kognitivní a lingvistický vztah

[Steinerová, 1998, s. 28] 1.11.2006


15

Kognitivní přístupy v IV • kognitivní paradigmata v LIS = přístupy inspirované kognitivní psychologií a kognitivní vědou • pol. 80. let 20. stol. – „cognitive turn“ • názor, že psychologické studium lidského zpracování informací může tvořit základ informačních studií • pracuje při modelování uživatele s individuálním uživatelem nebo s abstraktními modely platnými pro všechny uživatele 1.11.2006


16

Představitelé a kritici kognitivního hlediska • představitelé: De Mey, Ingwersen, Järvelin, Jörgensen • kritici: Frohmann, Hjørland, Palermitiová a Politiová, Taljaová • kritika: – kognitivní hledisko je v zásadě teorie jak jedinci zpracovávají informace, neposkytuje žádné konkrétní a jasné řešení otázky jak chápat (konceptualizovat) a studovat socio-kulturní kontext informačních procesů [Talja, 1997, cit. dle Hjørland, 2005]

– Hjørland tvrdí, že sociologicky orientované přístupy (včetně bibliometrie) jsou ve srovnání s kognitivním pohledem mnohem plodnější 1.11.2006


17

Modely kognitivního vyhledávání informací • přínos kognitivního přístupu – U se již nezkoumají jako skupina, ale jako jednotlivci a to v širších souvislostech (kontextu) • kognitivní stav U • kognitivní modely (IR aktivit nebo informačních systémů) - modely znázorňující vliv a vztahy znalostních (kognitivních) struktur, zúčastněných v přenosu informací a IR interakci nebo které jsou začleněny do vyhledávacích systémů nebo prostředků/zprostředkovatelů 1.11.2006


18

Ingwersenovy modely • teoretický model MEDIATOR (1992) - koncipován jako automatizovaný prostředník, který modeluje na jedné straně profil U a na druhé straně profil vyhl. systémů; velký důraz kladen na zprostředkující mechanismus

• Souhrnný model interakcí při vyhledávání informací (1996) - zprostředkující mechanizmus, informační prostor a kognitivní prostor; polyreprezentace

• Holistický koncepční rámec (2004) – spojuje perspektivy a modely hledání a vyhledávání informací; epistemologicky založen na kognitivním hledisku, opírá se o prvky kognitivní teorie pro interaktivní vyhledávání informací (IIR) navržené Ingwersenem 1.11.2006


19

Souhrnný model interakcí při vyhledávání

[Škrna, 2002] 1.11.2006


20

Obecný model kognitivního IS&R

[Ingwersen, Järvelin, 2004] 1.11.2006


21

Kognitivní aspekty (1) • aplikace kognitivních aspektů v LIS (tab.) • měření kognice pomocí kvantitativních i kvalitativních přístupů – kvantitativní - měření kognitivních schopností, kognitivního stylu a kognitivního prostoru – kvalitativní měření kognice

• zkoumání kognitivních aspektů – teorie Ingwersen, výzkumy např. Kim a Allen, uprostřed mezi teorií a výzkumem práce R. Todda 1.11.2006


22

Kognitivní aspekty (2) • systémy zkoumající smyslové podněty – informační vizualizace (percepce informací zrakem) – systémy rozpoznávání řeči

• hypertext – nelineární strukturování informací více odpovídá přirozenosti lidského myšlení

• jazyk jako kognitivní proces – přirozený a umělý jazyk – problematika přirozeného jazyka v souvislosti s IR – zpracování přirozeného jazyka 1.11.2006


23

Přirozený jazyk a IR • automatizované informační systémy - zpracování textů pomocí automatické indexace - výběru slov k indexování přímo z textu (X indexátor) • všechna slova nejsou stejně schopná popsat věcný obsah textu - negativní slovník (slovník stop-slov) • další důležité faktory (=> přiřazení váhy) – počet výskytů slova v daném textu – frekvence výskytu slova v textu vztažená k délce tohoto textu – poměr frekvence výskytu slova v daném textu a v ostatních textech, resp. v jazyce obecně – konkrétní poloha výskytu slova v textu

• jazykové problémy snižující přesnost – polysémie, resp. homonymie, synonymie, víceznačnost – pomoc při jejich řešení - vhodně využitá metadata 1.11.2006


24

Zpracování přirozeného jazyka • natural language processing, zkr. NLP • součást informační vědy, která pracuje s informacemi v přirozeném jazyce • původně natural language understading (NLU) S zcela dosahující parametrů NLU by měl být schopen: • • • •

parafrázovat vstupní text přeložit text do jiného jazyka zodpovědět otázky ohledně obsahu textu vyvodit závěry z textu

• nejčastější aplikace NLP • vyhledávání informací, výběr (extrakce) informací, zodpovídání otázek, sumarizace, strojový překlad, dialogové systémy 1.11.2006


25

Modely uživatele • pozornost výzkumníků v dialogových systémech založených na umělé inteligenci • myšlenka mentálních modelů U spojena s kognitivním hlediskem v IV • kognitivní model jednotlivce • mentální model skutečnosti = základ (kognitivního) učení, vychází z kódování skutečnosti v paměti; struktury poznatků, které si lidé vytvářejí za účelem pochopení a vysvětlení svých zkušeností – jejich poznání hraje důležitou úlohu při koncipování textových a obrazových bází dat a jejich vztahu k metodám vyhledávání 1.11.2006


26

Informační modely uživatele • informační modelování - praktická aplikace systémové analýzy a datové analýzy, cílem je navrhnout určitý systém na zpracování údajů; jde o vyjádření konceptuálních struktur, které mají být zobrazeny v novém informačním systému • příklady využití inf. modelování – expertní systém I3R (Inteligent Interface for Information Retrieval) – model MONSTRAT (MOdular functions based on Natural information processes for STRATegic problem treatment) – modely J. Steinerové 1.11.2006


27

Informační model člověka v individuálním průřezovém pohledu činnostní informace konání

sociální úroveň

objektivní informace

psychická úroveň poznání

hodnocení

subjektivní informace

fyzická úroveň

bytí strukturní informace

[Steinerová, 2000, s. 36] 1.11.2006


28

Informační model člověka v sociálním náhledu činnostní informace interakce

sociální úroveň

objektivní informace

psychická úroveň komunikace

motivace

subjektivní informace

fyzická úroveň

organizace strukturní informace

[Steinerová, 2000, s. 37] 1.11.2006


29

Použité zdroje (1) • •

•

•

•

•

HAVEL, Ivan M. Věda o duši. Vesmír. 2000, roč. 79, č. 7, s. 363. ISSN 0042-4544. HJØRLAND, Birger. Core Concepts in Library and Information Science (LIS) [online]. c2005 [cit. 2006-03-20]. Dostupné z www: . HOFFMANN, Matěj. Kognitivní věda z pohledu struktury vědeckých revolucí T. S. Kuhna [online]. 2004 [cit. 2006-02-15]. Dostupné z WWW: . HUGHES, Antony; SPURGIN, Kristina. The Cognitive Perspective in Information Science Research [online prezentace ve formátu .ppt]. [cit.2006-02-18]. Dostupné z WWW: . INGWERSEN, Peter. Information Retrieval Interaction. London : Taylor Graham, 1992. x, 246 s. ISBN 0-947568-54-9. Dostupné také z WWW: .

KÖNIGOVÁ, Marie. Vybrané kapitoly z informační vědy. In Informační studia a knihovnictví v elektronických textech I. : Interaktivní modulární výukový systém na podporu informačního a knihovnického vzdělávání [CDROM]. 1. vyd. Praha : Ústav informačních studií a knihovnictví FF UK, 2001 [cit. 2005-11-06].

1.11.2006


30

Použité zdroje (2) •

•

•

• •

LIDDY, Elizabeth D. Natural Language Processing. In Encyclopedia of Library and Information Science. Editors: Miriam Drake. London : Marcel Dekker, 2003. Přístup k elektronické verzi publikaci pro Karlovu univerzitu z WWW: . PAPÍK, Richard. Vyhledávání informací II. Uživatelské rozhraní a vlivy oboru „human-computer interaction“. Národní knihovna. 2001, roč. 12, č. 2, s. 81-90. ISSN 1214-0678. REITZ, Joan M. ODLIS : Online Dictionary of Library and Information Science. Westport (CT) : Libraries Unlimited, 2004-04-30 [cit. 2005-11-06]. 800 s. Dostupný také online z WWW: . ISBN 1591580757. SKLENÁK, Vilém a kol. Data, informace, znalosti a Internet. Vyd. 1. V Praze : C.H. Beck, 2001. xvii, 507 s. (C.H. Beck pro praxi). ISBN 80-7179-409-0. SOUČKOVÁ, Martina. Aspekty vztahu člověk-počítač s důrazem na uživatelské rozhraní. Praha, 2003. iv, 89 s. Diplomová práce. Univerzita Karlova v Praze, Filozofická fakulta, Ústav informačních studií 2003. Vedoucí diplomové práce Richard Papík.

1.11.2006


31

Použité zdroje (3) • •

•

• •

• • •

STEINEROVÁ, Jela. Teória informačného prieskumu. 1. vyd. Bratislava : Slovenská technická knižnica – Centrum VTI SR, 1996. 262 s. ISBN 80-85165-58-9. STEINEROVÁ, Jela. Tvorba informačných produktov : Nové prístupy informačnej vedy. 1. vyd. Bratislava : Centrum vedecko-technických informácií SR, 1998. 130 s. ISBN 8085165-73-2. STEINEROVÁ, Jela. Základy filozofie člověka v knižničnej a informačnej vede. In Knižničná a informačná veda na prahu informačnej společnosti : filozofický, systémový a historický pohľad. Zprac. Šrefan Kilmlička, Jela Steinerová, Gabriela Žibritová, Dušan Katuščák. 1. vyd. Bratislava : Stimul, 2000. s. 9-55. ŠKRNA, Jindřich. Interaktivní vyhledávání informací. Národní knihovna, 2002, roč. 13, č. 1, s. 7–19. ISSN 1214-0678. TDKIV - Česká terminologická databáze z oblasti knihovnictví a informační vědy (báze KTD) [online]. 2002. Praha : Národní knihovna České republiky, Odbor knihovnictví, c2002- [cit. 2005-11-06]. Dostupné z WWW: . THAGARD, Paul. Úvod do kognitivní vědy : mysl a myšlení. Vyd. 1. Praha : Portál, 2001. 231 s. ISBN 80-7178-445-1. VAŇKOVÁ, Irena. Lingvitstika mysli a těla : Zkoumajíce svou řeč, neomylně sami vyzkoumáni budeme. Vesmír. 2002, roč. 81, s. 627 - 629. ISSN 0042-4544. VICKERY, Brian C.; VICKERY, Alina. Information Science in Theory and Practice. 3rd rev. and enlarged ed. München : K. G. Saur, 2004. 400 s. ISBN 3-598-11658-6.

1.11.2006


32

KOGNITIVNÍ ASPEKTY IR

Recommend Documents