HOME
System Rozumienia
Kształtów (Shape Understanding System) oparty jest na wykorzystaniu
pojęciowej struktury obiektów wizualnych. Podstawowym
‘materiałem’ myślenia SUS-a
jest pojęcie wizualnego obiektu, które jest elementarnym pojęciem
na którym oparty jest system kategorii. Termin pojęcie i kategoria
są definiowane w oparciu o podobne kryteria, jednakże termin
kategoria użyty jest dla oznaczenia dobrze zdefiniowanego elementu
znaczeniowego, który jest używany w kontekście inych uprzednio
zdefiniowanych kategorii stanowiących część
kategorycznej struktury istniejącej wiedzy. Wizualny obiekt stanowi
część rzeczywistego świata lub też jest obiektem
świata kultury. Obiekt świata kultury niekoniecznie musi
mieć swego reprezentanta w świecie rzeczywistym. Dla
przykładu, mityczna postać cyklopa mimo iż posiada wizualny
ekwiwalent w postaci artystycznego wyobrażenia w postaci tego czy
innego rzeźbiarskiego monumentu nie jest reprezentowana przez
żaden obiekt rzeczywistego świata. System kategorii obiektów
wizualnych został opisany w naszej ostatni wydanej książce
„Shape Understanding System – the first step tewords building thinking
machine”. W przeciwieństwie do istniejących systemów opartych o
różne formy reprezentacji wiedzy które funkcjonują bazując
na niewielkim obszarze specjalistycznej wiedzy, SUS
budowany jest na zasadzie rozumienia szeregu pojęć umożliwiających
rozumienie ogólnego usytuowania w kontekście otaczającego
świata. Ponieważ pierwotne środowisko SUS-a stanowią wizualne obiekty (rzeczy)
świata rzeczywistego stąd też pierwotna materia
„myślenia” SUS-a zasadza
się z konieczności na kategoriach visualnego obiektu. Nie znaczy
to iż SUS nie będzie
posiadał zdolności umożliwiających rozumienie bardzo
złożonych problemów (nawet filozoficznych) czy też
współtworzenie nowej wiedzy w oparciu o wykryte przez siebie
prawidłowości. Jednakże co warto bardzo wyrażnie
podkreślić szczególnie w odniesieniu do ustanowienia lini
demarkacyjnej pomiędzy SUS-em
i representantem naszej ludzkiej rodziny to fakt iż SUS zanurzony w świecie rzeczy zmuszony
będzie na myślenie materialistycznymi kategoriami visualnych obiektów
świata rzeczywistego. Tak więc SUS
z konieczności bycia tworzonym a nie stworzonym staje sieę
idealnym representantem skrajnego materializmu. Wyniki badań
związanych z problemami myślenia i rozumienia będą
mieć ogromny wpływ na uwolnienie tak filozofii jak też
teologii z naleciałości prymitywnego materializmu spowodowanego
wpływem oświeceniowego nurtu jak również i co może jest
mniej zauważalne - marksistowskiego materializmu.
Na obecnym etapie
prowadzonych badań nasza uwaga skoncentrowana jest na uczeniu SUS-a podstawowych pojęć w
większości takich jakie znajdują się w zatwierdzonym
programie nowoczesnej szkoły. Zdolności SUS-a
oceniane są w oparciu o testy zatwierdzone przez Ministerstwo Edukacji
i używane przy badaniu osiągnięć dzieci i
młodzieży. SUS
uczony jest również rozwiązywania wszystkich dostępnych
zadań które są obiektem ćwiczeń umysłowych nie
tylko dzieci i które zogniskowane są na wykorzystywaniu myślenia
w procesie rozwiązywania problemów.
W celu pokazania
możliwości ‘intelektualnych” SUS-a
zaprezentujemy kilka przykładów które SUS
uczy się rozumieć i rozwiązywać. Jedną ze
zdolności rozwiązywania zadań mających na celu
rozumienie pojęć z wielu różnyc dziedzin jest
rozwiązywanie krzyżówek. W celu rozwiązania krzyżówki
należy znaleźć poszczególne nazwy różnych kategorii
spełniające określone warunki. Jednym z warunków, które
nazwa kategorii powinna spełniać jest to aby wybrana nazwa
posiadała określoną liczbę liter. Ma to kluczowe
znaczenie w przypadku gdy rozwiązanie jest niejednoznaczne tzn.
więcej niż jedna nazwa spełnia warunek postawionego pytania.
SUS rozwiązując
krzyżówkę odwołuje się do wiedzy którą nabył
w procesie uczenia. Należy podkreślić że proces uczenia
SUS-a to proces nigdy się
nie kończący tzn. wiedza którą SUS
nabywa może być gromadzona w zasadzie w sposób nieograniczony.
Największym problemem jest wykorzystanie zgromadzonej wiedzy
szczególnie na poziomie bardzo złożonej zależności
pomiędzy kategoriami różnych kategorialnych poziomów i dziedzin.
Należy również zaznaczyć iż w przeciwieństwie do
ograniczeń naszych ludzkich zdolności gromadzenia wiedzy
związanych z zapominaniem SUS
jest w stanie gromadzić wiedzę bez ‘zapominania’. Nabyta wiedza
może być wykorzystywana bez obawy utraty jakiejkolwiek jej
części. Dla przykładu, proste geograficzne pytania w rodzaju
największa rzeka w Polsce, największe jezioro na wyspie Cooka czy
też bardzo szczegółowe pytanie dotyczące nazwy dorzecza
podrzędnej rzeki w New Zealand nie stanowi większego problemu dla
SUS-a podczas gdy może to
być znaczący problem dla niejednego experta z geografii.
Rozumienie SUS-a w przypadku zadania rozwiązywania
krzyżówki sprowadza się do dwóch głównych procesów:
rozumienie pytania i podanie odpowiedzi. Rozumienie pytania polega na
przetransformowaniu pierwotnej formy pytania do formy typu pytań podstawowych. Następnie w
oparciu o wiedzę nabytą w trakcie uczenia SUS-a
konstruowane jest rozwiązanie. Jednym z podprocesów konstruowania
rozwiązania jest ‘dopasowywanie’ istniejących potencjalnych
rozwiązań do dynamicznie zmieniającego się wzorca.
Na obecnym etape SUS rozwiązuje krzyżówki w oparciu o
wiedzę nabytą w trakcie rozwiązywania wielu różnych
krzyżówek jak również w oparciu o mechanizm generalizacji. Jak
uprzednio zostało wspomniane proces rozumienia zadania w dużym
stopniu zależy od zrozumienie pytania. Rozumienie pytania jest
ściśle związane ze stopniem złożoności
pytania a także z dziedziną wiedzy do której pytanie należy.
Dla przykładu pytanie “which Iranian lawyer and writer was awarded the 2003 Nobel Peace Prize?
należy do grupy pytań złożonych podczas gdy pytanie
“covector field” należy do pytań związanych ze
specyficzną dziedziną wiedzy. Zrozumienie pierwszego pytania jest
uzależnione od rozumienia szeregu generalnych pojęć jak
również struktury zdania pytającego podczas gdy rozumienie
drugiego pytania zależy od rozumienia pojęć bardzo
specjalistycznej matematycznej wiedzy.
Jedno z prostszych
zadań rozwiązywania krzyżówek polega na znalezieniu
synonimów wyrazów lub grupy wyrazów. Pytanie podane jest zazwyczaj w
postaci jednego wyrazu ‘banal,
sucker, capsule, sharpshooter, quarrel’ i rozwiązanie zostanie
znalezione przez wyszukiwanie listy synonimów. Dla przykładu dla
pytania ‘capsule’ lista synonimów dana jest w następujący sposób
[pod, container, case, casing, shell, pill, tablet]. W przypadku gdy
rozwiązanie musi spełniać warunek dany przez
następującą reprezentację  , tzn
czteroliterowy wyraz, z listy wybrane zostaną następujące
wyrazy [case, pill]. W przypadku gdy w trakcie dalszego rozwiązywania
krzyżówki dynamicznie zmieniający się warunek przyjmie
postać  pozwoli to na jedoznaczne wybranie
rozwiązania.
Większość złożonych
pytań transformowana jest do typu pytań podstawowych. Dla przykładu
pytania “which is longest river of Poland”, ‘what is the longest river in Poland’,
‘give the name of the longest
river in Poland’,
‘what
is the name for the longest
river in Poland’
są transformowane
do formy pytania podstawowego ‘longest river in Poland’. Przykłady pytań podstawowych
należących do dziedziny pytań geograficznych podane są
poniżej:
“Benelux
country, Greek metropolis, Polish river, Armenian lake, French island,
Hungarian capitol”.
Podobnie zdania złożone (podane
poniżej) dane w różnej formie transformowane są do formy
pytania podstawowego”
what term denotes
tool used for making crosscuts,
give the name of
tool used for making crosscut,
which tool is
used for making crosscut,
what is name for
tool that is used for cutting wood,
give name of the
tool that is used for making crosscut,
find name of the
tool that is used for making crosscut,
what term denotes
tool used for making crosscut,
which tool is
used for making crosscut,
jest reprezentowane przez pytanie podstawowe „making
crosscut tool”
Pytania złożone mają
różną formę która w znacznej mierze zależy od dziedziny
wiedzy do której dane pytanie należy. Dla przykładu zostaną
podane pytania złożone reprezentujące różne dziedziny
wiedzy które SUS rozumie:
What is the highest peak in
the French Pyrenees ?
What is Norway's largest fiord?
What type of poems describes
pastoral scenes?
Along with Callicrates, who designed the Parthenon?
What type of tea is made with
milk and spices?
Which Polish filmmaker
directed the Three Colours trilogy?
Which Iranian lawyer and
writer was awarded the 2003 Nobel Peace Prize?
What type of
nails is used for masonry work
What is name for
polygon that has five vertices
Pytania geograficzne które podane są
poniżej mogą wystąpić również w geograficznych
testach:
longest river in Poland,
bigest
province in Belgium,
country in Europe
with the higher population,
town at Vistula
river,
what is the longest river in Poland,
what is the bigest province in Belgium,
find right tributary of Vistula river,
what is the left branch of
the Vistula river,
which river
of Sweden drains into Baltic Sea
Accra is capital of
which African country
TESTY:
Testy używane są głównie do
sprawdzania wiadomości (przyswojonej wiedzy) ucznia/studenta. Istnieje
duża różnorodność testów używanych do badania
różnych specjalistycznych własności przyswojonej wiedzy i
zdolności rozwiązywania problemów. Jednym z rodzjów testów jest
test sprawdzający ogólną zdolność do rozwiązywania
problemów. Testy tego typu są wykorzystywane do uczenia SUS-a rozwiązywanie ogólnych problemów.
Testy tego typu formułowane są w postaci zadań które
mogą być rozwiązywane bez odniesienia do specjalistycznej
wiedzy z danej dziedziny. Jako przykład podanę zostaną dwa
zadania z testu „Selective high school test – general ability użyte do
uczenia SUS-a.
“number codes
5231 1523 and 2543 represent three of four words GRIN
IRON LONG and RING number code for LINGO is 72314 73214 42714 43714”
“in certain code
PRXUN means SAYS using same code what does OMHAM mean”
W celu
rozwiązania tego typu zadań należy znaleźć
metodę ‘kodowania’ słów i zastosować tę metodę do
znalezienia rozwiązania.
Innym typem testów
są testy sprawdzające rozumienie pojęć danej dziedziny
poprzez umiejętność rozwiązywania problemów danej
dziedziny. Przykładami testów wybranych z testu „Selective high school test” z matematyki sprawdzającymi rozumienie
podstawowych pojęć z zakresu fizyki i użyte do uczenia SUS-a są następujące testy:
“in three minutes
Gabrielle can walk 300 meters in five minutes Mara can walk 600 meters they
started walking at same time along same track how far apart were they after
4 minutes"
one jug contains
1.8 litres of juice another jug contains 2.4 litres of juice how much juice
must be poured from one jug to other so they contain same amount"
Bob has saved 24
$ if Kylie saves another 4 $ she will have as much as Bob how much does
Kylie have"
if diameter of
Earth is about 13000000 meters what is radius of Earth"
“rectangle is 1.5
cm wide and 6 cm long what is ratio of width to diagonal of rectangle"
“rectangle is 1.5
cm wide and 6 cm long what is ratio of width to perimeter of
rectangle"
Rozwiązanie
tego typu zadań zakłada bardzo dobre rozumienie pojęć z
zakresu rozwiązywania zadań tekstowych. W przypadku uczenia SUS-a dużą rolę przy
rozwiązywaniu tego rodzju
zadań odgrywa zachowanie kontekstu modelu rzeczywistego
zjawiska. W trakcie uczenia SUS-a
ważnym elementem jest powiązanie modelowego wyobrażenia
opisywanej sytuacji z sytuacją którą SUS
będzie musiał rozwiązać stając w obliczu danego
zjawiska świata rzeczywistego. W nawiązaniu do pierwszego zadania
SUS może być
‘zmuszony’, będąc uczestnikiem danej ‘egzystencjalnej’ sytuacji
do transformowania rzeczywistego zjawiska najperw do postaci problemu
‘drogi i prędkości” w celu znalezienia odległości dwóch
obiektów w określonym czasie.
Innym typem
zadań które w bardzo precyzyjny sposób nawiązują do
modelowania wybranych asektów świata rzeczywistego są zadania z
dziedzin takich jak fizyka, chemia czy biologia. Przykłady zadań
z fizyki wybrane z „College physics” i użyte do uczenia SUS-a podane są poniżej”
change speed 0.2
m/s to units of kilometers per hour;
change 0.2 m/s
into km/h;
train moves at
average speed of 0.25 m/s how far will it travel in 4 minutes;
robot traveled 1200 m with speed of 20.0 m/s how long did
trip take;
car travel 10 km
in 30 min what was his speed
robot that traveled 1200 m had average speed of 20.0 m/s how long
did trip take;
rolling across machine
shop at constant speed of 4.25 m/s robot covers distance of 17.0 m how long
did that jorney take;
runner makes one
lap around 200 m track in time of 25 s what was runner average speed;
auto travels at
rate of 25 km/h for 4.0 minutes and finaly at 20
km/h for 2.0 minutes find total distance covered in km;
speed of train is
reduced uniformly from 15 m/s to 7 m/s while traveling
distance of 90 m how much farther will train travel before coming to rest;
bus moving in stright line at speed of 20 m/s begins to slow at
constant rate of 3 m/s each second find how far it goes before stopping;
ball is dropped
from rest at hight of 50 m above ground how long does it take to reach
ground;
stone is thrown stright upward and it rises to hight of 20 m with what
speed was it thrown;
Przykłady
zadań z chemii:
Give the symbol for
sodium
Name K
Calculate the
pressure of 15 mol neon at 30 C in 12 L vessel using the van der Waals
equation
Find the pH of
the solution resulting when 50 mL of 0.2 M HCL is
mixed with 50 mL of 0.2 M HC2H3O2?
Zadania
związane z obliczeniami matematycznymi rozpatrywane są w wielu
aspektach. Jednym z nich jest zdolność prawidłowego
obliczenia nawet bardzo skomplikowanego matematycznego wyrażenia innym
jest rozumienie w jaki sposób obliczenie matematycznego wyrażenia jest
wykonywane. SUS posiada
możliwości wykonywania nawet bardzo skomplikowanych obliczeń
tak na poziomie numerycznym jak też symbolicznym. Zadania tego typu dane są w postaci
Compute 3+6/sqrt(8)
Determine the
values of the parameter L for which the boundary-value problem
y’’+L^2y=0 y(0)=0,
y(5)=0, has nontrivial solutions.
W przypadku
rozumienia sposobu obliczenie matematycznego wyrażenia SUS musi posiadać zdolność
wyjaśnienia w jaki sposób dany resultat został
osągnięty. Dla przykładu rozumienie sposobu rozwiązania
zadania (x2-3)^3-x^3+4x^2-7x=0 polega na rozumieniu wykonywania
poszczególnych transformacji obliczeniowych i w rezultacie wykorzystanie
formuły na rozwiązanie równania kwadratowego.
Bardzo dobre
rozumienie pojęć matematycznych wykorzystywane jest w celu
dowodzenia twierdzeń i tworzenia nowej matematuycznej wiedzy.
Rozwiązywanie tego typu problemów jest zapoczątkowane
gromadzeniem wiedzy matematyczne w postaci definicji i twierdzeń.
Przykłady definicji podane poniżej ilustrują sposób
definiowania geometrycznych pojęć w konwencji SUS-a.
"polygon
that has three sides - triangle"
“quadrilateral
whose two sides are parallel and equal - parallelogram";
quadrilateral
that has opposite sides pairwise equal - parallelogram";
quadrilateral
who's opposite sides are pairwise parallel - parallelogram";
quadrilateral
who's diagonals bisect each other - parallelogram";
quadrilateral
who's opposite angles are equal - parallelogram";
Definicje te
użyte są przez SUS do
podania opisu postrzeganego obiektu w formie matematycznych kategorii.
Warto zaznaczyć że SUS
potrafi rozróżnić postrzegany obiekt który tylko do pewnwgo
stopnia stanowi perceptualne przybliżenie geometrycznego obiektu. SUS w procesie nazywania przypisuje nazwę
kategorii do postrzeganego obiektu rozumiejąc że postrzegany
obiekt np. kwadrat nie spełnia w całości
założeń definicji idealnego kwadratu. Przetransformowanie
danych percepcyjnych w przestrzeń ściśle zdefiniowanych
matematycznych kategorii pozwala na rozumienie przez SUS pytania „what is difference between
trapezoid and quadrilateral" lub też pytań w rodzju „What is difference between polygon and
quadrilateral", "What is difference between right triangle and
obtuse triangle", "What is difference between pentagon and
nonagon".
W podobny sposób
definiowane są pojęcia z najbarziej zaawansowanych matematycznych
dziedzin.
Diagnoza
Stawianie diagnozy w
tym bardzo skomplikowanej medycznej diagnozy należy do grupy problemów
które wymagają bardzo dobrego rozumienia pojęć z danej
dziedziny jak również bardzo dobrego rozumowania w tym także
wisualnego wnioskowania czy też wnioskowania opartego na analogicznym
rozumowanie. W przypadku stawiania złożonej diagnozy medycznej rozumowanie
oparte na tradycyjnych logicznych regułach wnioskowania jest
niewystarczające. Istniejące systemy ekspertowe nie są
przystosowane do włączenia ‘wizualnego’ materiału w proces
wnioskowania co powoduje że są one bardzo ograniczonym narzędziem
w stawianiu diagnozy. SUS
który oparty jest na zasadzie myślenia wizualnego w sposób dla siebie
naturalny włączy ‘wizualny’ materiał w diadnostyczny proces.
Planowanie Haw to
make it
Wytwarzanie nawet
prostego obiektu wymaga podania receptury w jaki sposób dany obiekt ma
być wykonany. Zakłada to znajomość materiału,
narzędzi i sposobu wykonania danego obiektu. Uczenie SUS-a rozwiązywania tego typu problemów
nazwane jest dziedziną ‘haw to make it’. Przykłady prostych
problemów z tej dziedziny które SUS zaczyna rozumieć są przepisy
wykonywania danej potrawy dla przykładu ‘empty contents of one sachet
into a 250 mL mug. Fill with boiling water and stir for 15-20
seconds. For smoth consistency pour all the water
into the mug before stiring soup’
Warto
zauważyć iż nawet tego typu prosty przykład pokazuje
że do zrozumienia tego typu zadania potrzebne jest dobre rozuminie
wielu pojęć które dla człowieka wydają się
oczywiste.
Rozumienie tekstu i
problemy tłumaczenia na dowolny język
Rozumienie dowolnego
tekstu wydaje się być najtrudniejszym problemem do
rozwiązania. SUS
projektowany jest w taki sposób aby najpierw rozumieć pojęcia z
danej dziedziny np. Matematyka, narzędzia stolarskie, instrumenty
muzyczne czy też filozofia. Jest rzeczą oczywistą że
rozumienie pojęcia matematyka zależy od tego przez kogo owe
pojęcie jest rozumiane. Dla ucznia drugiej klasy szkoły
podstawowej ograniczy się do postrzegania matematyki jako zbioru
reguł pozwalających na wykonywanie prostych obliczeń w
przypadku matematyka pracującego nad znalezieniem dowodu twierdzenia z
zakresu teorii równań całkowych matematyka będzie
postrzegana jako ogromna dziedzina składająca się z wielu
obszarów matematycznej wiedzy. Podobnie SUS
w pierwszym etapie uczenia się pojęć z różnych dziedzin
zaczyna rozumieć pojęcia ogólne i podstawowe różnice
pomiędzy wybranymi (najbarziej popularnymi) gałęziami
matematyki. W kolejnym etapie uczenia SUS
zaczyna przyswajać pojęcia z danej bardzo specjalistycznej
dziedziny matematyki takich jak teoria zbiorów. Jest rzeczą
oczywistą że rozumienie SUS-a
uzależnione jest od przyswojenia dużej ilości wiedzy z danej
dziedziny. Podobnie wiele specjalistycznej wiedzy z różnych dziedzin –
niekoniecznie wiedzy naukowej – będzie przedmiotem uczenia SUS-a. Rozumienie pojęć ogólnych
które swym zakresem obejmują wiele dzidzin specjalistycznych jest
najtrudniejszym zadaniem i rozpoczęcie prac nad rozwiązywaniem
tego typu problemów będzie możliwe w przypadku gdy SUS opanuje rozumienie specjalistycznej wiedzy
z dużej liczby obszarów specjalistycznej wiedzy.
Tłumaczenie
tekstów jest bardzo ściśle związane z rozumieniem tekstów.
Tłumaczenie tekstów specjalistycznych na dowolny język jest
związane z rozumieniem tekstu. SUS
rozumie tekst transformując text do formy struktury pojęciowej.
Wszystkie pośrednie formy wyrażane są za pomocą
terminów języka angielskiego i markerów nie związanych z
jakimkolwiek istniejącym językiem naturalnym. Tlumaczenie
odwołuje się do pojęciowej struktury rozumianego tekstu i w
najprostszej formie wyrażone jest za pomocą kategorycznych
odpowiedników. Przykład nazwy kategorii „mlotek” wyrażonej przy
pomocy nazw różnych języków naturalnych.
example:
“鎚 - 中文, Oamer - West-Vlams,
Çekiç - Türkçe, Hammare - Svenska, Vasara - Suomi, Чекић - Српски / Srpski, Kladivo -
Slovenčina, Hammer - Simple English, Молоток - Русский, Martelo - Portuguęs,
Młotek – Polski, Marté - Nouormand, Hammar - Norsk, 槌-日本語 , Hamer - Nederlands,
Plaktukas-Lietuvių, Malleus - Latina, Hamar - Íslenska, Martelo - Ido,
Čekić - Hrvatski, Marteau - Français, Martelo - Esperanto,
Martillo - Espańol, Σφυρί - Ελληνικά , Der Hammer - Deutsch,
Hammer - Dansk, Kladivo - Česky, Martell – Catalŕ”
Warto zauważyć fakt
że tłumaczenie musi uwzględniać również
zespół podstawowych znaków danego języka (niekoniecznie
alfabetycznego) i dlatego wymaga rozumienia nie tylko semantycznych
regół danego języka.
Wyjaśnianie
Jednym z bardzo ważnych aspektów
rozumienia jest uczenie się zdolności wyjaśniania tak
znaczenń poszczególnych pojęć jak również znaczenia
danego zjawiska. Wyjaśnienie SUS-a odwołuje się w znacznej mierze
do wizualnych aspektów wyjaśnianego obiektu. Wyjaśnianie
zakłada uzycie procesu abstrakcji i ukazywanie tylko wybranych i
znaczących elementów danego obiektu.
|
