Введение к работе
Актуальность проблемы. Успехи вычислительной техники во многом определяют темпы автоматизированной переработки возрастающего потока научно-технической информации и тем самым развитие науки и техники в целом. Именно поэтому всеобщая компьютеризация отраслей народного хозяйства стала необходимым и неотъемлемым фактором научно-технического прогресса.
В горном деле, в частности в угольной промышленности, интенсивно развиваются автоматизированные отраслевые системы САПР/ОАСУ-уголь, в основе которых реализуются информационные технологии и компьютерные системы инженерного обеспечения горного производства.
Общая проблема эффективности использования вычислительной техники привела к расширению области применения и интенсивности роста числа пользователей-непрограммистов. Это и предрешило возросший интерес к естественному языку (ЕЯ) как поиск путей "равноправного" общения человека и машины. Существовавший барьер формальных задач (принятие решений, оптимизация различных процессов, числовые и графические методы решений) был обусловлен постулатом о том, что любая модель объекта не просто может быть, а должна быть описана на языке математики, т. е. количественно. Необходимость переработки семантической информации в условиях ориентации на пользователя-непрограммиста, а также собственные достижения в области исследования языка, системное понимание языковых средств, теоретические разработки по формализации ЕЯ сделали возможным переход к диалогу "человек-ЭВМ" на основе ЕЯ. Именно ЕЯ является той единственной знаковой системой, которая обеспечивает, с одной стороны, полноту и точность описания моделей мира и, с другой стороны, простоту и понятность представляемой информации.
Современный этап развития компьютерных систем САПР/ОАСУ-уголь в горном производстве ориентирован на применение персональных компьютеров и вычислительных систем, в которых интерактивный ЕЯ-режим является основным, поскольку в работе непосредственно по принятию решений активно включаются инженеры-технологи. Наряду с требованием простоты общения человека с
- з -компьютером повышается требование к качеству принятия решений.
В этой связи вопрос о соответствии и адекватности естественного и искусственного языка (ЕЯ - ИЯ) является весьма важным и требует дальнейших лингвистических исследований. При этом актуальную научную задачу, решаемую в диссертации, представляет теоретическое обоснование гомоморфизма ЕЯ и ИЯ как семантических систем, используемых в ситуационном управлении объектами горного производства.
Тема диссертации непосредственно связана с выполнением научно-технических программ создания отраслевых систем САПР/ОАСУ-уголь (программа 0. Ц. 027 - Создание и развитие систем АСНИ и САПР (04.46), программа 0.80.21. - Разработать и внедрить комплексы типовых программных средств и автоматизированных систем проектирования АСУ (Об. 02.02), программой "Сибирь" и тематикой Института угля Сибирского отделения Российской академии наук.
Цель работы: разработать гомоморфную модель системы общения "человек-ЭВМ" для ситуационного управления горным производством.
Идея работы связана с использованием свойств семантической чувствительности и полноты лингвистической модели предметной области(ПО) для определения достаточности гомоморфизма ЕЯ-ИЯ, реализующих диалог человека с ЭВМ.
Задачи исследований:
разработать семантическую концепцию и критерии гомоморфизма ЕЯ-ИЯ, реализующих диалог "человек-ЭВМ";
установить необходимые и достаточные условия семантической чувствительности и полноты лингвистической модели ПО;
обосновать "логико-семантическую структуру модели сменного задания выемочного участка;
разработать принципы построения и компьютерной реализации ЕЯ-диалога в ситуационных задачах горного производства.
Методы исследований:
лингво-статистический анализ, элементы теории вероятностей и энтропийный анализ для количественного обоснования критериев гомоморфизма ЕЯ-ИЯ;
методы структурно-лингвистического анализа и элементы математической теории систем для оценки чувствительности и полноты
лингвистической модели ПО;
логико-семантический и лексический анализ, методы тезау-русно-фреймового моделирования для оптимального формирования терминополя и для иерархической классификации;
метод инженерно-лингвистического моделирования и теории алгоритмов для разработки принципов построения ЕЯ-диалога решения задач ситуационного управления сменным заданием выемочного участка.
Научные положения, выносимые на защиту:
семантическая концепция гомоморфизма ЕЯ/ИЯ основана на инвариантности ИЯ-предложений, обеспечивающей эквивалентность лингвистического отображения ЕЯ/ЙЯ при фиксированном значении энтропии функции смысла;
качество лингвистической трансляции гомоморфных систем ЕЯ/ИЯ с заданной энтропией смысловой эквивалентности определяет необходимые и достаточные условия семантической чувствительности и полноты лингвистической модели;
закономерности формирования и развития горной терминологии обусловлены факторами научно-технического прогресса, распределенной во времени и пространстве системой знаний горного производства, собственными свойствами языка, что определяет информационные и логико-семантические требования к оптимальному выбору лексических единиц терминополя ГО;
логико-семантическая структура модели ПО основана на возможности представления финитных лингвистических задач фреймовой сетью и моделирования тезауруса "Геосистема шахты" для алгоритмизации и компьютерного построения ЕЯ-диалога в ситуационном управлении горным производством на уровне сменного задания выемочного участка.
Научная новизна заключается в следующем:
разработка концептуальных положений и критериев гомо-морфности семантических систем, обладающих "смысловым шумом" и неоднозначностью соответствия денотатов их функциям смысла, основана на количественной оценке целевой и когнитивной избыточности ЕЯ-ИЯ текстов;
для количественной оценки качества гомоморфного преобразования ЕЯ-ИЯ установлено соотношение информационных функций
языковых систем, выраженное через коэффициент лингвистической трансляции;
для прямых и обратных лингвистических отображений впервые предложены конструктивный и пренебрегающий функторы, которые обеспечивают необходимые и достаточные критерии гомоморфизма ЕЯ/ИЯ-систем при их трансляции;
установлены факторы и закономерности формирования и эволюции горной терминологии, обеспечивающие оптимальный выбор лексических единиц терминополя ПО;
изучена логико-семантическая структура сменного задания и обоснована формальная аксиоматика ЕЯ/ИЯ-системы, позволяющая отобразить ЕЯ-диалог ситуационного управления в виде взаимодействия фреймовой сети финитных лингвистических задач и соответствующего тезауруса ПО.
Достоверность результатов подтверждается достаточным объ
емом фактографических данных( анкета, книги нарядов,звукозапись
и стенограмма выдачи сменных заданий на выемочных участках шах
ты); корректностью методик анализа горной литературы (словари,
классификаторы, справочники, нормативные документы, научно-тех
ническая библиография по горному делу); использованием совре
менных методов теории языкознания, а также привлечения теории
информации, теории сложных систем и компьютерной технологии,
обеспечивающих необходимую точность количественных оценок в
лексико-семантическом моделировании; положительными результата
ми машинных экспериментов для конкретных разработок программно
го обеспечения компонентов интегрированной системы
САПР/ТПГР/ИСТР угольных шахт.
Личный вклад автора состоит:
- в анализе возможностей и оценке методов использования ЕЯ
в компьютерных системах управления процессами горного произ
водства;
в разработке семантической концепции гомоморфизма ЕЯ-ИЯ, обосновании критериев гомоморфности отображения языковых систем ЕЯ-ИЯ;
в формулировке лингвистических задач и алгоритмизации процесса ситуационного управления в режиме ЕЯ-диалога;
в обосновании требований к оптимальному построению терминополя ПО и тезауруса "Геосистема шахты";
в разработке и реализации лексико-семантической модели сменного задания выемочного участка в система компьютерного
- 6 -обеспечения САПР/ТШТ/ИСТР угольных шахт.
Практическая значимость полученных результатов в том, что они позволяют:
существенно расширить возможности использования ЕЯ-диалога в системах общения "человек-ЭВМ" при решении ситуационных задач горного производства;
увеличить роль и область переработки семантической информации наряду с числовыми и графическими методами принятия решений;
создавать оптимальные структуры терминополя ГО, фреймо-тезаурусные методы описания объектов ПО для решения конкретных задач на уровне сменного задания выемочного участка в системе САПР/ТПГР/ИСТР.
Реализация работы нашла свое отражение в создании Методики лингвистического моделирования ПО "Геосистемы шахты" для решения задач СУ горным производством,обеспечивающей ЕЯ-диалог в структуре экспертной системы "ЭС-СМЕНА", входящей в интегрированную систему инженерного обеспечения горного производства САПР/ТПГР/ИСТР (САПР-подсистема автоматизированного проектирования; ТПГР - подсистема технологической подготовки; ИСТР - подсистема инженерного сопровождения горного производства) и внедренная на шахтах Кузбасса.
Дискета с записью сложных горных терминов и понятий, составленных на ПЭВМ в трех-языковой версии (на русском, английском и немецком языках) в первоначальном объеме до 800 слов и словосочетаний используется для учебных целей аспирантами и 'студентами горного профиля обучения.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения работы обсуждались на II и III семинарах "Информатика недр" (Кемерово, 1989, 1991), VIII семинаре по оптимизации горных работ (Новосибирск, 1989), Всесоюзной конференции по компьютерной лингвистике (Тарту, 1990), на международном симпозиуме АРСОМ-90 (Зап.Берлин, 1990), а также семинарах Института угля Сибирского отделения Российской Академии Наук и ассоциации "Кузбассуглетехнология".
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных и 1 рукописная работа (научный отчет).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, изложенных на страницах машинописного текста.
Автор выражает благодарность д. т. н., проф. В. Н. Вылегжани-ну за поддержку и внимание к работе, а также сотрудникам Института угля СО РАН за оказанную помощь.