Моделирование рассуждений. Опыт анализа мыслительных актов

Моделирование рассуждений. Опыт анализа мыслительных актов
Дмитрий Александрович Поспелов

Описываются дедуктивные, индуктивные и правдоподобные модели, учитывающие особенности человеческих рассуждений. Рассматриваются методы рассуждений, опирающиеся на знания и на особенности человеческого языка. Показано, как подобные рассуждения могут применяться для принятия решений в интеллектуальных системах.

Для широкого круга читателей.

Поспелов Дмитрий Александрович

Моделирование рассуждений

Опыт анализа мыслительных актов

ПРЕДИСЛОВИЕ

Факты всегда таковы, что могут опровергнуть самую упрямую логику.

    Ч.Р.[1 - Пробелы между инициалами, а также в общераспространенных сокращениях т.д., т.е. и подобных здесь и далее пропущены, чтобы избежать появления разрывов строк посреди тесно связанных между собой сочетаний слов. – Прим. авторов fb2-документа.] Метьюрин. Мельмот Скиталец

В бурно развивающейся науке «искусственный интеллект» скрещиваются и переплетаются проблемы, которые давно волнуют специалистов самых разных научных направлений. Психологи и программисты, философы и инженеры, лингвисты и математики, биологи и кибернетики – все они в той или иной мере соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта и участвуют в их решении. Данная книга посвящена одной из этих проблем – моделированию человеческих рассуждений. Интерес к моделированию рассуждений не случаен. Интеллектуальные системы создаются для того, чтобы овеществлять в технических устройствах знания и умения, которыми обладают люди, чтобы решать задачи, относимые к области творческой деятельности человека, не хуже людей. В интеллектуальные системы, особенно в те, которые получили название экспертных систем и предназначены для помощи специалистам в решении их задач, необходимо вложить знание о том, как мы рассуждаем, когда ищем решение. И если не говорить о математике и еще нескольких науках, опирающихся на точные и формальные модели, то наши схемы рассуждений – это тот самый аппарат, с помощью которого осуществляется значительная доля творческой деятельности.

Когда специалисты в области моделирования человеческих рассуждений начали свою работу, они столкнулись с тем, что человеческие рассуждения представляют собой нечто загадочное и детально никем не изучались. Казалось бы, в логике – науке о рассуждениях – за многие века ее существования должны были накопиться горы фактов о том, как люди делают выводы на основании знаний. Но, как выяснилось, логиков традиционно интересует лишь чрезвычайно узкий класс рассуждений, которые можно было бы назвать строгими, а остальные многочисленные формы человеческих рассуждений они не включают в свою компетенцию. Психология мышления также весьма сдержанно относится к тому, как формируются у человека схемы рассуждений и как он ими пользуется в конкретных ситуациях. Лингвисты, которые много занимались логическими проблемами естественного языка, остались далеки от понимания того, как носитель этого языка строит на нем свои схемы принятия решений. До появления работ в области искусственного интеллекта человеческие рассуждения оставались терра инкогнито. Даже само понятие «рассуждение» не получило точного истолкования.

Эта книга похожа на мозаичное полотно, в котором сделаны еще не все детали. Уже виден общий контур, удается схватить нечто, объединяющее между собой отдельные фрагменты, но до окончания работы достаточно далеко. И одна из главных задач книги – попробовать поставить вопросы, сформулировать проблемы, уточнить задачи, которые нужно решить для заполнения лакун в этой мозаике. Поэтому книга состоит как бы из отдельных сцен, выхваченных из некоторого целого. Эти сцены связаны между собой тем, что в каждой из них мы сталкиваемся с пока еще до конца неясным феноменом, который носит название «человеческие рассуждения».

Многие термины, которые будут встречаться в книге, например «посылки», «заключения», «вывод», «логика», «рассуждение» и т.п., не получат строгого определения. Почему – станет ясно из чтения книги. Ее пафос – такое понимание рассуждений, которое намного шире чисто логического истолкования этого термина, приводимого в известном учебнике В.Ф. Асмуса: «Рассуждением называется ряд суждений, которые все относятся к определенному предмету или вопросу и которые идут одно за другим таким образом, что из предшествующих суждений следуют другие, а в результате получается ответ на поставленный вопрос» (Асмус В.Ф. Логика. – М.: Госполитиздат, 1947, с. 147).

В тексте книги нет ссылок на литературу. Все сведения об использованной и цитируемой литературе даны в комментарии, завершающем книгу. Там же приводится ряд замечаний к отдельным разделам книги, а также указана дополнительная литература, относящаяся к кругу затронутых вопросов.

Проблемы моделирования рассуждений представляют интерес для специалистов по интеллектуальным системам и искусственному интеллекту. Об этой области исследований, термины которой встречаются на страницах книги, можно прочитать в ранее изданной книге автора «Фантазия или наука? На пути к искусственному интеллекту» (М.: Наука, 1982. – 280 с.).

Глава первая. У ИСТОКОВ ФОРМАЛЬНЫХ РАССУЖДЕНИЙ

Даже если ваше объяснение настолько ясно, что исключает всякое ложное толкование, все равно найдется человек, который поймет вас неправильно.

    Следствие из Третьего закона Чизхолма

Правое и левое

Метафора правостороннего и левостороннего мышления возникла в начале семидесятых годов. В 1972 году американский врач Орнстайн провел эксперименты с людьми, у которых были перерезаны межполушарные спайки. Это привело к тому, что оба полушария стали действовать практически независимо. Такая операция была вынужденной, она избавляла больных от тяжелого недуга.

До этого предполагалось, что полушария человеческого мозга действуют, как бы резервируя друг друга. Имела хождение гипотеза о том, что надежность работы мозга определяется двойным резервированием выполнения его основных функций. Но поведение людей с рассеченной связью между полушариями заставило отказаться от этой соблазнительной гипотезы. Оказалось, что механизмы мышления, сконцентрированные в различных полушариях, кардинально отличаются друг от друга. У подавляющего большинства людей, которые являются правшами, левое полушарие, управляющее правой стороной тела, характеризуется тем, что в нем локализован центр речи. У врожденных левшей этот центр локализован в правом полушарии. Но мы в дальнейшем будем говорить для определенности о правшах.

Тонкие эксперименты и наблюдения позволили специалистам накопить немало сведений об особенностях механизмов работы левого и правого полушарий. И хотя многое здесь еще не выяснено до конца, многое неизвестно, но уже сейчас ясна основная разница между ними. Левое полушарие в своей работе опирается на то, что принято называть самосознанием. Весь окружающий мир как бы делится на два четко разграниченных пространства: «Я» и «не-Я». Между этими пространствами становится возможным активное взаимодействие. Поэтому левополушарное мышление можно было бы назвать активным. Процедуры, реализованные в нем, позволяют активно воздействовать на элементы пространства «не-Я» и, в частности, осуществлять предметную деятельность в этом пространстве. Для того чтобы это стало возможным, необходимо уметь расчленять содержимое пространства «не-Я» на отдельные составляющие. Функции анализа, декомпозиции целого на части – прерогатива левого полушария. Это расчленение происходит благодаря возможности оперирования с признаками конкретных объектов в пространстве «не-Я».

Пространство «Я» также подвергается декомпозиции. Мы воспринимаем себя не только как единое целое, но и как взаимосвязанную совокупность отдельных частей. Левое полушарие обеспечивает как бы вынесение точки наблюдения за пределы пространства «Я». Эта точка наблюдения и характеризует самосознание, отделенное от пространств «Я» и «не-Я». Возможно, что субъективное ощущение «выхода из тела» при принятии ряда препаратов (например, ЛСД), когда сознание кажется сконцентрированным в некоторой точке вне тела, на которое можно «смотреть извне», как раз и характеризует эту особую функцию левополушарного мышления.

Теперь самое время подчеркнуть, что на страницах книги термин «левостороннее» и «правостороннее» (левополушарное и правополушарное) мышление являются условными. Не надо думать, что у человека существуют как бы две различные системы мышления. Мышление человека, конечно, процесс единый, в котором одновременно участвуют оба полушария головного мозга. Но те специфические механизмы мышления, которые в основном локализуются в одном из двух полушарий, удобно объединять в группы, называемые левосторонним и правосторонним механизмами мышления.

Однако левое полушарие способно не только к анализу, разложению всего воспринимаемого в пространствах «Я» и «не-Я» на составляющие. Оно способно к установлению сходства и различия между выделенными частями целого по наличию или отсутствию общих признаков. Механизмы обнаружения сходства и различия между конкретными объектами становятся основой для простейших логических операций: отождествления и различения.

То, что мы описали, характеризует мышление, которое можно было бы назвать конкретно-ситуационным. Но левое полушарие способно на большее, чем такое мышление. Оно способно как бы «оторвать» признаки от конкретного объекта и приписать их абстрактному объекту, обладающему этими признаками. Такие признаки можно назвать категориальными. С их появлением связан и следующий шаг в развитии мышления – образование понятий. Понятия есть совокупности категориальных признаков, определенным образом связанных между собой.

Мы уже говорили, что речевой центр находится в левом полушарии. Появление речи невозможно без механизма образования понятий. Каждому понятию, синтезированному в левом полушарии, соответствует звуковой код, называющий это понятие. Оторванность понятий от конкретной предметной ситуации дает возможность перехода к абстрактным символам, соотносимым со словами языка. А это, в свою очередь, делает естественный язык мощным инструментом символьных преобразований. Так появляется понятийное мышление. Оно строится на конкретно-ситуационном мышлении, оперирующем с механизмами сходства-различия, эмпирическом мышлении, когда выделенные признаки оцениваются с точки зрения прагматической, функциональной (этим предметом из-за его формы можно рубить дерево), и категориальном мышлении, опирающемся на манипулирование с категориальными признаками.

Эти четыре типа мышления соотнесены с речью. Процедуры, связанные с ними, могут вербализироваться, т.е. описываться в виде текстов на естественном языке. Так возникают, в частности, тексты человеческих рассуждений, основанных на рациональных предпосылках и на осознанных шагах вывода.

Правополушарное мышление обладает иными особенностями. В отличие от левого полушария, которое способно любую конкретную ситуацию во внешнем мире (в пространстве «не-Я») отделить от «Я» субъекта, развести временной и пространственный контекст, в котором существует данная конкретная ситуация, правое полушарие оперирует неразделенными образами конкретных ситуаций (гештальтами), в которых объекты вместе с их отношениями и признаками неразрывно связаны с временем и пространством, а также со всем отражением этого в эмоционально-волевой сфере «Я». В правом полушарии возникают чувственные образы реального мира. С его помощью происходит созерцание этих образов, или застывших в полной неподвижности, или текучих, постоянно меняющихся во времени и пространстве.

Как и для левого полушария, для правого полушария можно выделить несколько уровней или типов мышления. Это образно-ситуационное мышление, воспринимающее образы ситуаций, маркированных временными и пространственными отметками и соотнесенных неразрывно с тем эмоциональным фоном, на котором они наблюдались. На этом уровне правостороннего мышления также реализуются операции типа сходство-различие. Но эти операции касаются не признаков, которыми оперирует левое полушарие, а тех комплексов ощущений-состояний, в которых фиксируются отдельные ситуации. В памяти правого полушария хранится своеобразный кинофильм, кадры которого представляют собой следующие друг за другом чувственные образы ситуаций, каждая из которых существует как кадр киноленты обособленно от других, но образует связный фильм при последовательном их прокручивании.

Следующим уровнем правополушарного мышления является наглядно-образное мышление. В отличие от левополушарного механизма «взгляда со стороны», когда самосознание как бы извне анализирует отгороженные друг от друга ситуации в пространствах «Я» и «не-Я», правосторонний механизм «взгляда со стороны» смешивает эти две ситуации, рассматривает их как единое и неразрывное целое. Расплывчатые и трудно уловимые представления и переживания, связанные с некоторой ситуацией-гештальтом, операциями типа «сходство-различие» объединяются в классы ситуаций, которые левое полушарие никогда бы не сблизило между собой. Аналогия и ассоциация – основные механизмы этих объединений. Они порождают чувственные образы предметов и ситуаций, выступающих в виде единиц, которыми оперирует наглядно-образное мышление.

Высшим уровнем правополушарного мышления служит символическо-образное мышление. На этом уровне возникают символические системы, в которые группируются те или иные образы. Эти системы связаны друг с другом цепями аналогий и ассоциаций различной силы. Любой образ, переходя из системы в систему, трансформируется, изменяется, сохраняя лишь то, что составляет его суть.

Правополушарные образы и действия с ними не находят прямой вербализации. Их словесное описание практически невозможно, как невозможно словами описать впечатление от увиденного потрясшего нас пейзажа. И если для левополушарного мышления характерна единственность того объекта, с которым оно в данный момент оперирует, то для правополушарного мышления характерна множественность, неопределенность этого объекта. Многие яркие сновидения, в которых красочные картины сменяют друг друга в самых немыслимых ассоциациях, являются порождением правого полушария.

Подведем некоторые итоги. Самое важное для того, о чем говорится в этой книге, это наличие многих типов мышления, и прежде всего левостороннего и правостороннего мышления. Логика человеческих рассуждений, возникшая еще в Древней Греции и благополучно дожившая до наших дней, занималась и занимается лишь теми механизмами, которые характерны для левостороннего мышления. А это значит, что вне этой науки остались все способы принятия решений, опирающиеся на нерасчлененные образы правого полушария, преобразуемые сложными операциями ассоциативного типа. Вклад правосторонних механизмов в творческую деятельность огромен. Интуиция, озарение, догадка, поэтический образ – порождения правого полушария. Без этого остается лишь левое полушарие, функции которого чрезвычайно близки к функциям программиста, формирующего алгоритм решения нужной задачи для компьютера или исполнительного механизма типа станка с программным управлением.

Конечно, это очень грубая метафора. Но она отражает суть дела. Если продолжить ее, то можно сказать, что в голове у человека как бы действуют две машины. Левосторонняя машина похожа на современный компьютер. Она оперирует с отдельными элементами, образуя из них некоторые правильные последовательности, соотносит эти последовательности с реалиями внешнего мира и некоторыми реалиями внутреннего мира (с левосторонним компонентом пространства «Я»), планирует предметную деятельность во внешнем мире и анализирует накопленный опыт. Она создает классификацию всех знаний, накопленных в процессе жизнедеятельности, опирающуюся на вербализованные признаки и отношения, оперирует с формально-логическими системами и делает многое другое, что умеет, в принципе, делать программа для компьютера.

Правосторонняя машина на компьютер совсем не похожа. Она работает параллельно, используя ассоциативный принцип. В ее операциях нет четко выраженной цели, планирования на основе этих целей, программирования последовательности операций. В этой машине текут непрерывные процессы, аналогичные волновым, и конечный результат ее деятельности никогда не фиксируется в виде единственно возможного. На сегодняшний день у нас нет технических аналогов правосторонней машины. Мы не знаем, как ее моделировать, ибо пока еще слишком немногое знаем об особенностях ее функционирования.

Сказанное ограничивает содержание книги. В дальнейшем наши модели будут в подавляющем большинстве случаев касаться левостороннего мышления, и лишь изредка мы будем соприкасаться с тем, что происходит в молчаливом правом полушарии.

Пралогическое мышление

Термин «пралогическое мышление» был введен в науку совсем недавно. Его не надо понимать как синоним дологического мышления. Логика в пралогическом мышлении, конечно, есть (без этого невозможен феномен мышления), но она во многом отличается от той логики, к которой мы привыкли. И прежде всего тем, что правостороннее мышление играет в пралогическом мышлении куда большую роль, чем в современном мышлении, которое развивалось от доминирующего правостороннего мышления наших далеких предков к постепенному доминированию левостороннего мышления.

В повести Уильяма Голдинга «Наследники» сделана попытка описать мышление неандертальца. Именно попытка, ибо правостороннее мышление неадекватно тексту на естественном языке. Среди неандертальцев, описанных Голдингом, некоторые уже умеют говорить, но слова пока еще находятся в зачаточном состоянии. Проще и быстрее не говорить, а «видеть внутри головы» и сопереживать с сородичами одинаковые картины, возникающие во всей их полноте и эмоциональной окрашенности. В повести небольшая группа неандертальцев сталкивается с «новыми людьми» – кроманьонцами, у которых левостороннее мышление достигло куда большей силы, чем у неандертальцев. Мотивы и цели их поведения с трудом воспринимаются даже Локом – наиболее овладевшим словом членом небольшой группы неандертальцев. Он долго наблюдает жизнь становища кроманьонцев, пытается понять систему отношений, связывающих между собой наблюдаемые, не расчлененные для него ситуации, и в какой-то момент в его сознании вспыхивает огонь прозрения. Вот как этот момент описывает Голдинг:

«Лок обнаружил „Сходство“. Сам того не ведая, он замечал вокруг некое сходство всю свою жизнь. Грибы на стволе дерева были совсем как уши, и само слово было то же самое, однако различалось в зависимости от обстоятельств, когда его никак нельзя было приложить к слуховым отверстиям по бокам головы. Теперь, мгновенно постигая столь многое, Лок обнаружил, что пользуется сходством в качестве орудия столь же уверенно, как разрубал раньше камнем сучья или мясо».

Осознание сходства как операции – это шаг Лока в сторону левостороннего мышления, отрыванию самой операции от окружающего ее контекста, ситуации. А всякое такое отчленение, изоляция есть отход от неразрывности правосторонних образов. Но процесс такого отчленения, переход к анализу отдельных частей ситуации и к понятийному мышлению растянулся на многие тысячелетия. И в наше время существуют человеческие сообщества, для которых этот процесс все еще не завершен и доминанта правостороннего мышления все еще не преодолена.

Крупнейший специалист по пралогическому мышлению Л. Леви-Брюль сформулировал общий для этого уровня развития мышления принцип сопричастности (партиципации). Вот, как он его поясняет в своей книге «Первобытное мышление»: «В коллективных представлениях первобытного мышления предметы, существа, явления могут быть, непостижимым для нас образом, одновременно и самим собой и чем-то иным. Не менее непостижимым образом они излучают и воспринимают силы, способности, качества, мистические действия, которые ощущаются вне их, не переставая пребывать в них». Это свойство позволяет, например, индейцам бореро считать, что они одновременно являются и самими собою и тождественны своему тотему-попугаю арара. Причинные связи между явлениями – не те, которые выделяются левополушарными механизмами, а те, которые носят мистический характер, вытекающий из принципа сопричастности. Как пишет тот же Леви-Брюль:

«Сознание испытывает по меньшей мере безразличие, если не отвращение к логическим операциям[2 - Конечно, тут речь идет о сознании, связанном с правым полушарием]. Пралогическое мышление является синтетическим по своей сущности. Я хочу сказать, что синтезы, из которых оно состоит, не предполагают, как те синтезы, которыми оперирует логическое мышление, предварительных анализов, результат которых фиксируется в понятиях. Другими словами, связи представлений обычно даны здесь вместе с самими представлениями. Синтезы в первобытном мышлении появляются в первую очередь и оказываются почти всегда неразложенными и неразложимыми».

Приходится лишь удивляться тому, как Леви-Брюль сумел угадать в конце двадцатых годов, что в пралогическом мышлении ярко проявляются те механизмы восприятия мира, которые диктуются особенностями правого полушария.

Отметим еще некоторые особенности пралогического мышления, частично отмеченные Леви-Брюлем, а в остальной части – другими исследователями, работавшими позже.

1. В пралогическом мышлении тесно переплетаются коллективные мифологические представления и индивидуальные рациональные представления о внешнем мире и своем положении в нем. Мифологический компонент представлений теснейшим образом связан с правополушарными механизмами, а рациональные представления опираются на реальный опыт трудовой деятельности, реальные манипулирования с предметами внешнего мира и реальные наблюдения за его закономерностями. Симбиоз этих представлений, которые с логической точки зрения, как правило, противоречат друг другу, в пралогическом мышлении не вызывает никаких трудностей. Мир реальный и мир мифологический описываются различными законами. Если в первом возможно только то, что не противоречит жизненной практике, то во втором может быть все то, что невозможно в реальном мире. Но эти миры сосуществуют одновременно, они пронизывают друг друга, и любой предмет реального мира одновременно является предметом и мира мифологического, соединяя в своей сути и конкретную реализацию в окружающем человека мире, и символ, в виде которого он входит в неизменную систему образов мифологического мира. Поэтому становится возможным отождествление различных объектов реального мира в мире мифологическом (вспомним о представлениях бореро: они и попугаи арара одно и то же, хотя, конечно, бореро в реальном мире отличают арара от представителей своего племени).

Итак, из того, что А

В в реальном мире, вовсе не следует неравенство этих объектов в мире мифологическом, а из верности некоторого утверждения в реальном мире (мифологическом мире) вовсе не следует его верность в мире мифологическом (реальном). Уже здесь впервые в человеческом сознании появляется идея о множественности возможных миров, в каждом из которых царят свои законы и свои правила рассуждений.

Какие-то осколки мифологического компонента пралогического мышления дожили и до наших дней. Когда мы читаем сказки, в которых волки разговаривают, бескрылые кони переносят героя по воздуху, не тратя на это времени, а клубок шерсти показывает правильный путь к цели, то, несмотря на то, что вся повседневная практика нашей жизни говорит, что так не бывает, мы все-таки не отбрасываем от себя тексты, противоречащие нашим знаниям о мире, а с удовольствием погружаемся в странный мир сказки. Не только сказки, но и мифы, легенды, былины донесли до нас очарование того пласта мифологических представлений, которые для наших далеких предков были насыщены той же жизненностью, как и обычные повседневные представления. И в нашей памяти мирно уживаются утверждения A и не-A, ибо они разносятся нами на разные «полочки» в соответствии с теми возможными мирами, в которых верны A или не-A.