KOGNITIVNÍ ASPEKTY IR

KOGNITIVNÍ ASPEKTY IR Mgr. Věra Pilecká Tel.: +420 251 080 380, +420 605 733 813 E-mail: Vera.Pilecka@ff.cuni.cz 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 Kognitivní aspekty IR 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 Kognitivní aspekty IR 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 Kognitivní aspekty IR 5 Obory a podobory KV [Havel, 2000] 1.11.2006 Kognitivní aspekty IR 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 Kognitivní aspekty IR 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 Kognitivní aspekty IR 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 Kognitivní aspekty IR 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 Kognitivní aspekty IR 10

Vztah informační a kognitivní vědy komunikace Informační teorie epistemologie matematika počítačová věda AI Informační věda sociologie psychologie psycholinvistika Sociolinvistika lingvistika [Ingwersen, 1992] : kognitivní vědy 1.11.2006 Kognitivní aspekty IR 11 KOGNITIVNÍ ASPEKT (proces) percepce myšlení učení, paměť reprezentace znalostí jazyk Aplikace KV v LIS APLIKACE V LIS komunikace člověk počítač (HCI) hledání informací posuzování relevance výchova v oblasti informační gramotnosti výzkumné metody myšlení nahlas vyhledávání informací uživatelské studie bibliografické instrukce a referenční práce 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) zpracování přirozeného jazyka skryté sémantické indexování vývoj řízených slovníků [Hughes, Spurgin] 1.11.2006 Kognitivní aspekty IR 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 Kognitivní aspekty IR 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 Kognitivní aspekty IR 14

Všeobecný model vývojových typů IR struktury poznání ALGORITMICKÉ PŘÍSTUPY KONVENČNÍ IR dobrá formalizovatelnost LINEÁRNOST MONOREPREZENTACE povrchové formy KOGNITIVNÍ PŘÍSTUPY INTELIGENTNÍ IR 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 Kognitivní aspekty IR 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 Kognitivní aspekty IR 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 jasnéřešení 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 Kognitivní aspekty IR 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 Kognitivní aspekty IR 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 Kognitivní aspekty IR 19 Souhrnný model interakcí při vyhledávání [Škrna, 2002] 1.11.2006 Kognitivní aspekty IR 20

Obecný model kognitivního IS&R [Ingwersen, Järvelin, 2004] 1.11.2006 Kognitivní aspekty IR 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 Kognitivní aspekty IR 22

Kognitivní aspekty (2) systémy zkoumající smyslové podněty informační vizualizace (percepce informací zrakem) systémy rozpoznávánířeči 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 Kognitivní aspekty IR 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 jejichřešení - vhodně využitá metadata 1.11.2006 Kognitivní aspekty IR 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 Kognitivní aspekty IR 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 Kognitivní aspekty IR 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 I 3 R (Inteligent Interface for Information Retrieval) model MONSTRAT (MOdular functions based on Natural information processes for STRATegic problem treatment) modely J. Steinerové 1.11.2006 Kognitivní aspekty IR 27 Informační model člověka v individuálním průřezovém pohledu činnostní informace konání sociální úroveň objektivní informace poznání psychická úroveň hodnocení subjektivní informace fyzická úroveň bytí strukturní informace [Steinerová, 2000, s. 36] 1.11.2006 Kognitivní aspekty IR 28

Informační model člověka v sociálním náhledu činnostní informace interakce sociální úroveň objektivní informace komunikace psychická úroveň motivace subjektivní informace fyzická úroveň organizace strukturní informace [Steinerová, 2000, s. 37] 1.11.2006 Kognitivní aspekty IR 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: <http://www.db.dk/bh/core%20concepts%20in%20lis/home.htm>. HOFFMANN, Matěj. Kognitivní věda z pohledu struktury vědeckých revolucí T. S. Kuhna [online]. 2004 [cit. 2006-02-15]. Dostupné z WWW: <http://www.cts.cuni.cz/new/index.php?loc=ste&m=16&file=club_works.html&lng=1 >. HUGHES, Antony; SPURGIN, Kristina. The Cognitive Perspective in Information Science Research [online prezentace ve formátu.ppt]. [cit.2006-02-18]. Dostupné z WWW: <http://www.infomuse.net/pres/301cogsci.ppt>. INGWERSEN, Peter. Information Retrieval Interaction. London : Taylor Graham, 1992. x, 246 s. ISBN 0-947568-54-9. Dostupné také z WWW: <http://www.db.dkipi/iri>. 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 [CD- ROM]. 1. vyd. Praha : Ústav informačních studií a knihovnictví FF UK, 2001 [cit. 2005-11-06]. 1.11.2006 Kognitivní aspekty IR 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: <http://www.dekker.com/sdek/issues~db=enc~content=t713172967>. 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: <http://lu.com/odlis/>. 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 Kognitivní aspekty IR 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 80-85165-73-2. 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: <http://www.nkp.cz/o_knihovnach/slovnik/index.htm>. 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 Kognitivní aspekty IR 32