ООО "НИПИ "СИРИУС-2", г.Н.Новгород

Г.Б.Бронфельд, к.т.н. Система управления знаниями на основе аналитического подхода

Опубликована (2006 г.) на сайте журнала «Itech – журнал интеллектуальных технологий» http://itechmagazine.ru/?article.view,5

___В последнее десятилетие стала популярной идея создания для серьезных предприятий и организаций (в основном, в развитых странах) систем управления знаниями (СУЗ) или иначе систем с применением технологии КМ (Кnowledge Management) [1 - 3]. Это связано с возрастанием объемов обрабатываемой информации, ростом сложности систем и все очевиднее, что узким местом остается обработка знаний, накопленных специалистами компании. А именно эффективность использования знаний обеспечивает преимущество в конкурентной борьбе.
___Кроме того, произошло признание важности знания, как формы нематериального актива организации, возможно, даже более важного, чем материальные активы, такие, как земля, труд и капитал.
___Важную роль здесь сыграло достаточно широкое использование информационных технологий (ИТ), Интернет, автоматизированных систем (АС) и достаточно большой опыт их использования. При этом стало понятно, что даже большое количество информации в руках управленцев, подчас не очень значительно повышает эффективность организации.
___Работы, в области создания и применения СУЗ идут и в мире (достаточно активно) и в России. По данным журнала Fortune, почти половина компаний, входящих в рейтинг Fortune 1000, внедрила у себя и продолжает развивать СУЗ, еще треть планирует сделать это. В России это пока единичные случаи, например, Тюменская нефтяная компания, компания «Ярославль-GSM» и некоторые другие.
___В 90-е годы появилось новые типы организаций, которые дают возможность более эффективно использовать знания, имеющиеся у них. При этом используются как новые организационные формы, так и новые технологические возможности, в т.ч. с использованием ИТ.
___К новым типам относятся [3]: обучающаяся организация [4], гипертекстовая организация [5], виртуальная организация [6], корпорации знания [7].
___Однако вернемся немного к предыстории.
___Ценность информации и знаний, была понята давно, в т.ч. и на государственном уровне, что привело к соревнованию в данном направлении СССР и США в 60-80 гг. 20-го века, что позволяло им ставить себе задачу иметь более 90% всей опубликованной несекретной информации в мире [8], чем естественно пользовались предприятия и организации для работы в рамках плановой экономики в СССР и рыночной - в США и других развитых рыночных странах.
И вот когда СССР рухнула, российская система информационной обеспечения быстро сузилась, резко подорожала, информационные системы поддержки принятия решений (организационные и технические), существовавшие в СССР в значительной степени быстро рухнули, в т.ч. и из-за отсутствия теперь государственной поддержки.
___В результате, когда за рубежом в 90-х годах возникла технология КМ - она была естественным развитием существующих на предприятиях (организациях) систем информационной обеспечения. А в России эти системы информационного обеспечения оказались разрушены и система работы со знаниями тоже.
___Поэтому для абсолютного большинства российских предприятий встали сразу две задачи - восстановить разрушенные системы и наладить новые подходы работы со знаниями.
___Если снова вернуться в 80-е годы, мы заметим, что первые работы, связанные с активизацией знаний, имеющихся на предприятии (организациях) были основаны на с технологиях в рамках экспертных систем (ЭС), например, [9,10]. При этом уже в [9] отмечалось, что знания представлены в разной форме и их приходится объединять для решения достаточно сложных интеллектуальных задач (позже об этом указывалось, например, в [11]). Одновременно указывается, что вряд ли может быть найден универсальный эффективный метод представления и обработки знаний. Чтобы это обойти предлагается использовать некий ограниченный набор способов представлений знаний. Этот набор приводит фактически к определенному упрощению знаний и их частичной потере. Однако это не страшно, поскольку все равно, человечество на каждый исторический момент имеет некий ограниченный набор знаний, который со временем будет дополняться и уточняться. Кроме того, что-то потерянное из одного источника информации, будет компенсироваться другим.
___Определимся с используемым терминологическим подходом к знаниям и информации.
___Один из новых подходов к знанию (который будем использовать далее), выдвинутый Акоффом, заключается в следующем [2].
___Знания состоят: из сведений (данных), информации, собственно знаний, и мудрости.
___Сведения (данные) - самые простые элементы знания, их цель неясна и неоднозначна, им свойственна большая степень свободы.
___Информации свойственна более высокая конкретность цели, включающей объединение сведений или данных плюс их формулы и процедуры обработки. Например, составляющие и рецепт в результате дадут только хлеб, а не какие-либо иные продукты. Как только данные преобразованы в информацию, вернуть их в исходное состояние трудно (так же как невозможно реконструировать отдельны наблюдения из их средней величины). Информация - это целенаправленно обработанная совокупность данных.
___Отсюда следует, что знания охватывают реальный процесс обработки входных данных (сведения, информацию, рецепт), включая координацию действия для достижения результатов, целей или получения продуктов. Их объем или качество определяются успехом (или неудачей) в достижении поставленных целей.
___Общее определение знания - это накопленные предпосылки для действия.
___Тогда мудрость соотносится с объяснимостью: если я знаю почему - а не просто что и как - тогда я не просто хорошо информирован или осведомлен, а обладаю знаниями и компетентностью. Многие могут использовать информацию и эффективно соблюдать рецептуру: они обладают умением и являются специалистами. Только руководитель знает, как скоординировать действие для достижения целей. Но только компетентный человек знает, почему были выбраны именно эти цели, а не другие.
___СУЗ может, как входить в структуру автоматизированной системы (АС) предприятия, так и быть дополнением к ней, в т.ч. использоваться и при отсутствии АС на предприятии.
___В состав СУЗ должно входить централизованное хранилище данных и знаний, под общим названием база знаний (БЗ), которая может иметь и рассредоточенную часть, подсистему выявления требуемых знаний, подсистему формализации знаний и подсистему доступа пользователей (работников предприятия к СУЗ).
___Знания могут храниться:
- в документированном виде: в документах, базах данных (БД), переписке, книгах, чертежах, описаниях документации, БЗ и т.д.;
- в головах людей в неявном виде.
___Первая категория относится к эксплицитному знанию –открыто выраженному знанию. Вторая категория – это имплицитное знание – «мы знаем больше, чем можем выразить словами».
___Пока основным подходом является создание систем, которые сами анализируют имеющиеся БД и БЗ и выдают ответы для пользователей [1, 12].
___В результате сразу возникают серьезные проблемы с уровнем интеллектуальности создаваемых систем и их результативностью, а, соответственно, с достижимостью поставленных целей.
___Опыт создания ЭС показал, что уже достаточно хорошо отработаны базовые модели представления знаний, имеется опыт извлечения знаний из экспертов [1, 11, 13].
___Однако этот опыт невозможно применить целиком к предприятию, поскольку сама задача становится неопределенной.
___Есть возможность применить подход, который уже был предложен для создания интеллектуальных электронных книг (ИЭК) [14]. Он основан на наблюдении, что человеческие знания в конкретных областях носят волнообразный, но ограниченный характер. Такую ситуацию можно назвать «эффектом гребня» [15].
___Знания в каждой книге (документе) представляют собой некий «горб» (несколько «горбов»), нередко очень острый, т.е. некоторые проблемы рассматриваются достаточно подробно, другие меньше, а абсолютное большинство вообще не рассматривается [8, 16]. Когда мы начинаем вводить знания из разных документов, то эти «горбы» начинают накладываться друг на друга. Частично совпадать, частично нет. При вводе многих книг разных авторов даже для одного направления знаний БЗ в разрезе будет иметь рисунок, напоминающий гребень. В нем - впадины, где знаний имеется (или известно) мало (или вообще пока нет), и острые вершины, где проблема хорошо проработана. Так можно продемонстрировать и структуру знаний для создаваемых ЭС. Обычно они имеют вид одного или нескольких близких «горбов», но более высоких, чем для СУЗ, поскольку используют активно и имплицитные знания экспертов.
___Подход создания АСУЗ заключается в трех основных этапах:
- выборе желаемых моделей представления знаний в СУЗ;
- ручном, полуавтоматическом или автоматическом формализованном представлении имеющихся БД и БЗ в новый вид, удобный для эффективного анализа и генерирования знаний;
- ввод преобразованных в новый вид знаний в централизованное хранилище БЗ СУЗ.
___Законченная система будет действовать, как интеллектуальный помощник пользователя. Такое построение СУЗ будем называть аналитической СУЗ (АСУЗ).
___Для обеспечения стандартного информационного обеспечения специалистов могут быть параллельно применяться стандартные программные средства, например, упомянутые в [12], сейчас не совсем точно относящиеся к СУЗ управления знаниями. Постепенно они должны объединяться в единую АСУЗ.
___В создании АСУЗ будут два основных периода, - первоначальный, когда происходит создание АСУЗ и накопление некоторого ядра БЗ, занимающий несколько лет и рабочий режим АСУЗ, уже просматривающийся на многие десятилетия. При этом сами предприятия могут преобразовываться, развиваться, объединяться, банкротиться, а АСУЗ, основанные на информационных носителях БЗ могут переходить из предприятия в предприятие. В рабочем период БЗ знаний АСУЗ также будет последовательно пополняться. АСУЗ имеют определенный недостаток - низкую оперативность поступления новых знаний. Однако он может быть скомпенсирован уже неплохо развитыми стандартными программными средствами для информационного обслуживания.
___Хорошо известно, значительная часть знаний в различных книгах (документах) повторяется. При вводе знаний в виде модельных представлений в БЗ, делаются пометки из какого первоисточника происходит ввод и та часть знаний, которая повторяет, то, что в БЗ уже имеется, служит для повышения достоверности имеющегося знания, а то чего нет, вводится и увеличивает объем БЗ. Т.е. с каждой новой введенной книгой (документом) БЗ АСУЗ представляет собой новую версию. Это, кстати, приводит к тому, что сама БЗ для сравнимых по числу используемых первоисточников с БЗ для традиционных (пока) систем работы со знаниями, оказываются значительно меньше. Поскольку в последних хранятся электронные копии книг и документов, а для БЗ АСУЗ они не требуются, т.к. используется только выжимка знаний, причем только разных из этих источников информации.
___С другой стороны, БЗ такой АСУЗ будет представляться собой постепенно увеличивающуюся «паутину» - все более расширяющуюся и сгущающуюся в местах «горбов» знаний. Однако, это если взглянуть на БЗ со всеми связями элементов знаний со стороны. В действительности - все эти знания вводятся и корректируются небольшими частями. И лишь машина вывода, запущенная при поиске ответов на запросы пользователей, будет обнаруживать эти связи.
___Что же будет с имплицитными знаниями специалистов? С одной стороны, кажется, что эти знания оказываются вне АСУЗ. Но есть, тем не менее, каналы введения имплицитных знаний в БЗ АСУЗ.
___Они следующие :
- специалисты, которые вводят знания из документов в БЗ, привносят свои имплицитные знания (или иных профильных специалистов с которыми советуются в неясных моментах) в БЗ;
- специалисты-пользователи АСУЗ будут в процессе использования АСУЗ выявлять ошибки, нестыковки, недостатки имеющегося БЗ и с учетом своих имплицитных знаний вносить необходимые изменения в БЗ АСУЗ;
- наверняка окажется, что значительная часть знаний специалистов-пользователей по конкретному направлению, если не все, найдутся в БЗ АСУЗ. Уточним - знания у человека появляются или в процессе того, что он читал, учил или в процессе работы. А кто сказал, что кто-то до него не делал эту работу с такой же особенностью и не описал где-то именно то, что человек считает, что он сам этого достиг.
___Обычно для больших баз данных (БД), например, связанных с управлением производством или подготовкой финансовой отчетности серьезной проблемой является систематическое обновление БД.
___Для БЗ АСУЗ - это совсем иная проблема. Здесь так же, как для памяти человека возникает ситуация, когда невозможно все знания и информацию периодически обновлять. Кроме того, не факт, что то, что сегодня не нужно и кажется неправильным, надо убирать. В отдельных источниках про это уже говорится [8]. Т.е. обновление будет происходить постепенно и по частям, по ходу ввода новых знаний и по ходу практической эксплуатации (выявления проблем). Т.е. тут никаких критической проблем тоже нет.
___Тут есть один важный момент, который вызывает часто очень большие споры и непонимание, хотя имеет достаточно несложный практический ответ. Когда говорят о знаниях, представляют себе нечто бесконечное и большое. Но когда практически начинаешь разбираться - ситуация очень быстро упрощается до вполне разумных пределов.
___Например, есть уже большой практически опыт работы с ЭС. Предположим, мы оцениваем знания в продукционных правилах «если …, то …». Хорошие ЭС - это уже имеющие 1000 продукционных правил. А очень хорошие ЭС - 10000 правил в узкой области. Больше известно немного. Причем прекрасный специалист уже не может, как правило, обойти по качеству работы такую ЭС [1,2, 13]. Вот Вам и весь предел человеческим знаниям.

___Теперь подсчитаем, что же может сделать АСУЗ на приличном предприятии (организации).
___Возьмем предприятие типа ГАЗ, около 60 тыс.работающих. Предположим для непрерывной работы в АСУЗ выделено 100 чел. Ввод правил - 3 в час., 24 в день, 5280 в год (одним специалистом) или 528000 правил в год всеми. Предположим из них 50% дублирующие, остается 264000 правил. С учетом, что знания сосредоточены по фокусному принципу и число областей, по которым вводятся знания - 100, то уже через один год мы можем получать хорошего уровня знания и рекомендации, чтобы на их основе принимать решения. А через 5 лет уже на самом высоком уровне.
___Несмотря на внешнюю свою трудоемкость, этот подход принципиально позволяет строить эффективные АСУЗ независимо от сложности проблем, возникающих на предприятии. При этом возможности АСУЗ с каждым годом будут нарастать. Одновременно ничего не мешает применять модели более низкого уровня для тех блоков знаний, которые в первом периоде создания АСУЗ использовались в качестве элементов.
___Кажется, что создание АСУЗ, возможно только для крупных предприятий (организаций). Пока это так и есть. А как же быть, например, малым предприятиям. Есть конечно варианты создания АСУЗ коллективного пользования. Тем не менее, есть путь и для малых и средних предприятий. Реализация проекта ИЭК [14] приведет к массовому производству ИЭК различных направлений. Ядром СУЗ тогда оказываются все-таки стандартные программные системы информационного обеспечения, ну а доступ к общеизвестным массивам знаний специалисты будут получать на основе применения недорогих ИЭК. Кстати, по мере развития стандартизации знаний для БЗ АСУЗ и ИЭК, по-видимому, появится возможность при определенных финансовых условиях осуществлять перекачку БЗ из ИЭК в АСУЗ, что резко ускорит и удешевит процесс создания и развития АСУЗ для крупных и средних предприятий.
___Надо отметить, что рассмотренный подход к построению АСУЗ не отрицает другие подходы и может применяться с ними совместно.

ЛИТЕРАТУРА

___1. Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. – СПб.: Питер, 2001. – 384 с.
___2. Информационные технологии в бизнесе/Под ред.М.Желены. – СПб: Питер, 2002. – 1120 с.
___3. Ямпольский В. Управление знаниями – новый этап в развитии информационных систем//Itech-интеллектуальные технологии, № 1, 2005, с.63-67
___4. Senge P.M. The Fifth Discipline. - N.Y.:Сentury Business Books, 1990
___5. Nonaka I., Takeuchi N. The Knowledge-Creating Company. – Oxford:Oxford University Press, 1995.
___6. Goldman S.L., Nagel R.N., Preiss K. Agile Competitors and Virtual Organizatios. – N.Y.: Van Norstrand Reinhold, 1995.
___7. Polanyi M. The Tacit Dimension. – London: Routledge,1966.
___8. Веревченко А.П., Горчаков В.В., Иванов И.В., Голодова О.В. Информационные ресурсы для принятия решений. –М.:Академический проект, 2002. – 560 с.
___9. Тыугу Э.Х. Интеграция знаний// Техническая кибернетика, № 5, 1989, с. 3-13
___10. Мейер А., Лу С. Применение искусственного интеллекта для интеграции источников знаний в инженерном проектировании, Современное машиностроение, серия Б, 1989, № 4 с. 147 –157.
___11. Ворожцов А. Индустрия знаний//Информационные технологии и вычислительные системы , 2003, № 4, c. 145-148 http://kml.mipt.ru/RU/bin/view/Minds/KnowledgeIndustry
___12. Обзор функциональных возможностей современных систем управления знаниями, документами и автоматизации бизнес-процессов// http://www.cnews.ru/newcom/index.shtml?2002/09/19/140041
___13. Люгер Дж.Ф. Искусственный интеллект. Стратегии и методы решения сложных проблем. – М.: Изд.дом «Вильямс», 2003. – 864 с.
___14. Бронфельд Г.Б. Проект "Интеллектуальная электронная книга"//Сб.тезисов докладов "Всероссийской научно-технической конференции "Информационные системы и технологии ИСТ-2003", г.Н.Новгород, НГТУ, 2003, с.104
___15. Bronfeld G.B. About one opportunity of representation of knowledge in technology КNOWLEDGE MANAGEMENT//VI International Kongress on Mathematical Modeling/Book of abstracts/Sep.20-26,2004, Nizhny Novgorod, p.350
___16. НариньяниА.С. Модель или алгоритм: новая парадигма информационной технологии //Информационные технологии, 1997, № 4, с.11-16.