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  • 智能人机接口

    智能人机接口一般又简称为智能接口,识别和描述专家在信息处理中的认知功能、所用的知识和技能。

    编辑摘要
      智能人机接口一般又简称为智能接口,是为了建立和谐的人机交互环境,在和谐的条件下实现智能,以智能的目的实现和谐,使人与计算机之间的交互能够像人与人机交互环境,使人与计算机之间的交互能够像人与人之间的交流一样自然、方便,它对于改善人机交互人之间的交流一样自然、方便,它对于改善人机交互的友好性,从而提高人们对信息系统的应用水平,以及促进相关产业的发展都具有重要意义。

      1 与一般人机接口相比较,智能接口(Intelligent Interface )的含义包括:

      ①它是最终用户、领域专家和知识工程师与知识源之间的中间媒介;

      ②它包含计算机硬件和软件;

      ③具有智能特性,即能实现中间人专家所能完成的相同功能(H?M?Brooks )。

      这个定义表明,首要的关键问题是识别和描述专家在信息处理中的认知功能、所用的知识和技能,然后才能发展模拟这些功能的软件一般来说,智能接口具有以下特征:

      a.具有智能特性:应用人工智能技术(如知识表示、语言理解、推理和学习等)模拟专家处理信息的认知功能,有效地执行若干认知活动,如问题分析、信息分类模式发现、结构化模型、决策处理等;能够从用户模型和领域模型推导知识、解释提问和补充回答以及提供启发式策略指导用户。

      b.具有丰富的知识,如专家的知识和用户知识等。

      c.具有较强的自然语言通讯和图形显示功能。

      一般来说,智能接口具有以下特征:

      a.用户友好:允许用户以自然的、熟悉的形式表达情报需求,不受任何人工命令语言或语法的限制,并能处理不完整的、不精确的(或模糊的)信息。

      b.适应性强:能适应不同任务的不同应用领域,或适应于多种主系统(如多种情报系统、专家系统)。此外;它还应适合于具有不同知识水平和不同要求的各类用户,尤其是无经验的新用户,不需要专门的训练,也可以方便地使用系统。

      c.能执行快速的对话。

      2 用户友好的含义是指系统能适应各类用户,能使未经训练的或无经验的新用户容易地与系统进行交互。 关于友好用户的标准,许多信息专家根据具体的系统和条件提出了若干不同的标准,例如,Stibic 提出 25 条输入/输出友好标准;Kennedy 提出12 条人机通讯规则等。 为了说明一般原理,这里讨论适合于大多数情况的主要标准: ? 以智能的方式帮助用户,能不同程度地模拟用户的思考过程,以主动方式辅助用户完成情报需求任务。这要求应用认知理论对用户特性(行为、心理、需求)进行研究。 ? 系统能主动引导交互,并将当前的处理情况反馈给用户。 ? 交互语言简明,符合逻辑,有助于记忆。 ? 能辅助纠正用户的错误,系统给出的出错信息应当明确、详细、一致、有礼貌。

      a.产生灵活的、易理解的、符合要求的结果输出,并向用户作合适的、可理解的解释。

      b.容易使用。用户可在任何时候中断执行(包括正常中断和非正常中断),并有可恢复能力。用户还可进行基本方式的转换,进入与退出简便、直接。

      c.灵活,可对于不同类型的用户和要求,自动调整接口。

      d.可根据用户需要,提供有关学习环境。

      3 智能接口应实现以下主要任务:

      a.问题描述:接受用户的问题及其它信息,进行一定的处理产生需求模型或其它内部形式。操作处理包括分析、理解问题,明白用户的需求,识别用户提供的微概念,进一步解释和表达问题。

      b.系统回答的表达与解释:就是将系统提出的问题、对用户问题的回答、推理结果及对结果的解释等进行逆转换,以用户可以理解的形式输出给用户。

      a.会话管理:会话管理问题可以分为两个部分。一部分是会话总体结构的控制。这一部分描述会话的控制方式或执行计划,决定问什么问题,由谁(用户或系统)在何时问或答。另一部分是确定会话语言。

      b.知识获取:通过用户的交互对话,获取系统所需要的知识,这里主要讨论获取用户知识(用户模型)。

      (1 )问题描述。问题描述包括两项工作:一是自然语言处理,对输入信息的语法和语义分析处理;二是利用专家处理信息问题的认知方法,将语言理解的结果加工为需求模型(内部形式)。 ? 分析和理解问题,就是弄清和解释用户问题状态或用户异常知识状态的主题和上下文。 ? 问题描述处理必须应用许多其它元素,包括用户知识的描述、专业领域的背景信息、可用的文献实例以及专业文献的描述。这是一个复杂的多级问题,必须应用推理和知识获取技术,根据已知描述推导和获取未知的知识。 下面就文献检索系统中的问题描述,介绍一些有关处理方法。利用用户知识模型,系统可集中获取关于用户知识的完整准确描述,有时需要析取背景知识,以验证用户知识描述。专业信息在问题描述中起重要作用,系统可从专业知识源获取有关信息。若专业知识源不充足,可要求用户解释其研究的某些方面,以便理解问题的主题、问题范围及涉及的各种概念。有时用户难以解释研究的主题,可从用户的爱好、居住地方和环境获取有关信息。

      有时与主题有关的描述出现在开始的会话中,系统可显示地深入询问有关信息,获取主题概貌。系统还可以提问用户补充信息,帮助发展初始的问题描述。若没有与主题有关的直接描述,系统可以综合用户的所有输入信息,概括问题描述。 综合以上的各种处理情况,要求系统能合适地应用用户模型知识、专业领域知识,实现问题描述的五个子功能:

      a)描述查找主题:理解用户的询问,利用交互采访和学习技术,识别和描述查找主题。例如,定义信息需求的类型;捕获形式化的或已知的需求,应用概念知识源形成它的基本描述。

      b)分析用户的研究内容多描述研究课题。

      a)定义查找主题和/或研究主题的专业背景的各个方面:应用系统中的知识和专业概念知识源,识别和修改需求中的概念,利用有关数据库中概念结构的学习,修改或改变需求的表达。

      b)确定和描述用户的需求模型。

      c)必要时,提供深层信息给用户,进行深入的会话,获取深层知识精炼需求模型。

      (2 )系统回答的表达与解释信息系统产生的回答一般比较简单,如从数据库或文本库中返回的记录或者命中记录的数量等。如果面对广泛的问题,那么要求系统必须能产生自然的回答,即应用自然语言处理系统的输出,对于不精确的问题给予自然的解释。同理,用户可询问关于数据库的有关问题,而不是查找其中的片断信息。关于文本库的查询,用户可能要求从文本中概括或推导出知识,表达这类回答也需要自然语言。在所有的情况下,信息系统的能力依赖于系统回答的灵活性。关于解释,通常有以下三点要求:

      b.能解释所有与系统的动作和知识相关的问题;

      c.对于用户所提的问题,系统能给出一个完全的、易于理解的答案;

      d.对于某领域中无经验的新用户,系统能主动提供解释,帮助用户尽快了解和使用系统。

      (3 )会话管理会话管理包括两方面:会话控制方式和会话语言。常使用的会话控制方式有以下三种:

      a.系统驱动方式

      b.用户驱动方式

      c.混合方式会话语言是用户与系统对话时使用的语言。目前,主要的会话语言有: 人工语言 、 自然语言 、 用户知识库 · 语言知识 · 领域知识 · 用户模型 · 会话控制回答产生器分析器语法规则建立用户模型语义解释会话接口一方面接口通过自然语言交互,接受用户提供的已知事实数据及目标,经过分析与综合处理,转换为系统的内部表示,然后提交给主系统。另一方面接口将主系统的运行结果进行“逆转换”并传递给用户。整个接口包括以下几部分: a.会话接口 b.分析器 c.语义解释 d.建立用户模型 e.回答产生器虚线框内是接口连结的主系统,如数据库管理系统、专家系统或智能信息系统的主架。它不是智能接口的组成部分。为了设计智能接口,必须考虑用户和系统双方的特征,如专家和用户的认知模式与认知要求、系统功能、接口部件的设置及其关系等。一般来说设计者和用户对人机接口的看法不同。用户基于自己使用系统的经验,构成关于整个接口系统的概念模型。因此,在设计过程中,设计者应与用户密切合作,确定接口的实际功能和概念模型。 这里仅描述概念级的接口设计,

      包括以下五个目标:

      a.识别和详细描述具体功能。识别人机交互和处理情报问题所需要的所有子功能,详细描述每个子功能执行的任务及其实现方法。

      b.识别和描述知识源。智能接口必须包含四类知识:语言知识(字典和语法规则)、应用领域知识(领域模型、专业词典)、专家处理情报问题的专门知识和技巧、用户知识(用户模型)

      。在设计接口时,应详细描述每种功能所需要的各种知识。

      a.描述功能之间的交互。这些功能互相交流信息。有必要识别,哪种功能与哪种功能交互,怎样交互,详细地构造合适的通讯和控制结构。

      b.描述会话管理。描述信息交互环境所需要的驱动方式和解释人一机会话的方法和技术。 c.描述知识处理和推理中合适的问题解决方法。

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