人工智能的基础--知识分类

  次阅读 作者:智能小宝 来源:互联网 2016-03-01 15:44 我要评论(0)

作者:刘志强、刘伟

摘自:人机与认知实验室

◆◆◆

元知识的概念

元知识的定义

目前对元知识的定义,在学术界还没有一个严格的概念。通常来说,元知识就是“关于知识的知识”。

元知识可用来描述一类知识或知识集合所包含的内容、基本结构和一般特征。没有元知识, 人们无法描述知识、使用知识和认识知识。在自动控制与人工智能等系统领域中,一般把使用和控制该系统领域知识的知识称为元知识。元知识不是领域知识,不能解决具体知识领域问题;而是关于各领域知识的性质、结构、功能、特点、规律、组成与使用的知识, 是管理、控制和使用领域知识的知识。

元知识是思想和意识的核心,如果没有掌握元知识的,就不能学习和认知基本的知识,元知识对于人们认知系统的建立起着重要作用。人工智能和深度学习领域研究各种各样的智能系统,自主学习机制均是以模拟人脑思维活动为目的, 没有学习元知识的能力的智能系统起码不能算是一个智能系统。

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知识的分类

布鲁姆在学习目标分类学方面进行了开创性工作,他将学习目标分为认知、情感和动作技能三大领域。在认知领域,其认知教育目标分类学将将教育目标分为知识、领会、运用、分析、综合、评价等六个类别。

布鲁姆认知目标分类诞生几十年来,对其修订工作一直没有停过。以加涅的学习结果分类理论和安德森的产生式理论以及以安德森为首的团队进行的布鲁姆认知分类修订版最为著名。

加涅的认知学习结果分类

加涅将可能的学习结果分为五类:陈述性知识、智慧技能、认知策略、动作技能和态度,每一种分类又可以分为不同的亚类。如下图所示:

加涅认知学习结果分类

陈述性知识是指可以用言语表达的信息,在陈述性知识是回答“是什么”的问题。智慧技能是人们按照一定的方式方法做事的能力,它们是“怎么做”的知识,如应用规则与原理解决确定性的问题。认知策略是指个体自主学习、记忆和思维活动的较高层次的智慧技能。

Gagne对于知识的分类

Gagne将可能的学习结果分为五种类型:陈述性知识、智慧技能、认知策略、态度和动作技能,具体的定义如表所示。其中陈述性知识分为符号记忆、事实的知识、有组织的整体知识三个小类。

Gagne定义的学习结果类型

类型

定义

陈述性知识

要求学习者逐字逐句的记忆、解释或者从事实、名单、姓名中总结或是组织信息。陈述性知识有时被描述成是“知道什么”。

智慧技能

智慧技能的结果是学习和培训情景中的主要学习目标。智慧技能最重要的是将规则应用于之前没有遇到的例子中,也称为程序性知识,描述为“怎么做”。

认知策略

学生用认知策略来管理他们自身的学习,有时称为学习策略或者“学习如何学习”。认知策略支持其他领域的学习。

态度

态度是一种使学习者倾向于选择某种行为方式的心理状态。Gagne将态度描述为认知、情感和行为互相作用的结果。

动作技能

以流畅和精确定时为特征的肌肉运动调节就是动作技能。

修订的布鲁姆认知教育目标分类

最正规的修订工作是由课程理论与教育研究专家安德森为首的一个专家小组经过5年的工作,于2001年公布的原分类学的修订版。本文基于此种分类方式对不同类型的知识的认知过程分别进行分析,试图找出虚拟维修训练中元知识的认知规律依据。

布鲁姆教育目标分类学修订版的与以前最大的不同是将教育目标分成两个维度。一个是认知过程维度,另一个是知识维度。认知过程维度仍分为6大类,但第一类的知识改为记忆,保留了理解、应用、分析和评价,增加了创造。将旧版中的知识单独划出来作为一个新的维度。知识维度将知识分为事实性知识、概念性知识、程序性知识和元认知知识。

布鲁姆认知教育目标分类修订前后对比

以认知过程维度为横轴、知识维度为纵坐标,就形成了如下图所示的认知目标二维分类模型。不同的知识维度,对应不同的认知过程,由此形成了不同的学习和训练目标以及训练方法、训练策略。

认知目标分类二维模型

在总结以上专家对于知识的分类方式后,这里将最具权威的修订布鲁姆教育目标分类学作为本文的主要研究分类,并以此作为元知识的分类方式。

事实性知识事实性知识的研究基础

事实性知识是学习者在学习某一专业时必须掌握的基本元素,这些元素包括时间,地点,人物,事件。对应装备虚拟维修训练,如装备的技术性能、基本技术参数等。事实性知识可能以独立元素或点滴信息而存在,而被认为在本质上和其自身是有某种价值的。它又可分为术语知识、具体细节和要素知识两个亚类。

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