Тема 3: ДОКУМЕНТАЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ: ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ВИДЫ

Два типа документальных систем: семантически-навигационные системы, системы на основе индексирования. информационно-поисковый язык и его составляющие.

Основной задачей документальных информационных систем является накопление и предоставление пользователю документов, содержание, тематика, реквизиты и т. п. которых адекватны его информационным потребностям. Поэтому можно дать следующее определение документальной информационной системы — единое хранилище документов с инструментарием поиска и отбора необходимых документов. Поисковый характер документальных информационных систем исторически определил еще одно их название — информационно-поисковые системы (ИПС), хотя этот термин не совсем полно отражает специфику документальных ИС. Автоматизированная информационно-поисковая система (АИПС) является ядром документальной автоматизированной информационной системы. На рис. 3.1 представлена декомпозиция логико-семантических средств, обеспечивающих создание и функционирование АИПС. Это комплекс языковых, логических и математических средств формализованного представления семантической информации в целях ее автоматизированной обработки и поиска.

Рис. 3.1. Логико-семантические средства, обеспечивающие создание и функционирование информационно-поисковых систем

Соответствие найденных документов информационным потребностям пользователя называется пертинентностью.

Пертине́нтность (англ. pertinence) — соотношение объёма полезной информации к общему объёму полученной информации Это субъективная оценка потребителем степени соответствия найденной информации его потребности или полезность найденного для решения поставленной задачи. В силу теоретических и практических сложностей с формализацией смыслового содержания документов пертинентность относится скорее к качественным понятиям, хотя, как будет рассмотрено ниже, может выражаться определенными количественными показателями.

В зависимости от особенностей реализации хранилища документов и механизмов поиска документальные ИПС можно разделить на две группы:

I. Семантически-навигационные системы.

II. Системы на основе индексирования.

I. В семантически-навигационных системах документы, помещаемые в хранилище (в базу) документов, оснащаются специальными навигационными конструкциями, соответствующими смысловым связям (отсылкам) между различными документами или отдельными фрагментами одного документа. Такие конструкции реализуют некоторую семантическую (смысловую) сеть в базе документов. Способ и механизм выражения информационных потребностей в подобных системах заключаются в явной навигации пользователя по смысловым отсылкам между документами. В настоящее время такой подход реализуется в гипертекстовых информационно-поисковых системах.

II. В системах на основе индексирования исходные документы помещаются в базу без какого-либо дополнительного преобразования, но при этом смысловое содержание каждого документа отображается в некоторое поисковое пространство. Процесс отображения документа в поисковое пространство называется индексированием и заключается в присвоении каждому документу некоторого индекса-координаты в поисковом пространстве. То есть осуществляется перевод содержания документа с естественного языка на ИПЯ, в результате которого полный текс документа заменяется некоторой характеристикой, коротко отражающей его смысловое содержание. Формализованное представление (описание) индекса документа называется поисковым образом документа (ПОД). Пользователь выражает свои информационные потребности средствами и языком поискового пространства, формируя поисковый образ запроса (ПОЗ) к базе документов. Система на основе определенных критериев и способов ищет документы, поисковые образы которых соответствуют или близки поисковым образам запроса пользователя, и выдает соответствующие документы. Соответствие найденных документов запросу пользователя называется релевантностью. Схематично общий принцип устройства и функционирования документальных ИПС на основе индексирования иллюстрируется на рис. 3.2.

Подобная операция сравнения смыслового содержания запроса со смысловым содержанием хранящихся в системе документов возмодна только в случае, когда существует некоторый язык представления информации, позволяющий однозначно описывать смысловое содержание документов и запросов. Естественный язык для этих целей не подходит в силу своей многозначности и высокой сложности.

Рис. 3.2. Схема устройства и функционирования документальных ИПС на основе индексирования

Поисковое пространство, отображающее поисковые образы документов и реализующее механизмы информационного поиска документов так же, как и в СУБД фактографических систем, строится на основе языков документальных баз данных, называемых информационно-поисковыми языками(ИПЯ). Информационно-поисковый язык представляет собой некоторую формализованную семантическую систему, предназначенную для однозначного выражения содержания документа и запросов по поиску необходимых документов. По аналогии с языками баз данных фактографических систем ИПЯ можно разделить на структурную и манипуляционную составляющие (рис. 3.2).

Рис. 3.3. Механизмы ИПЯ

Структурная составляющая ИПЯ (поискового пространства) документальных ИПС на основе индексирования реализуется индексными указателями в форме информационно-поисковых каталогов, тезаурусов и генеральных указателей.

Информационно-поисковые каталоги являются традиционными технологиями организации информационного поиска в документальных фондах библиотек, архивов и представляют собой классификационную систему знаний по определенной предметной области. Смысловое содержание документа в информационно-поисковых каталогах отображается тем или иным классом каталога, а индексирование документов заключается в присвоении каждому документу специального кода (индекса) соответствующего по содержанию класса (классов) каталога и создания на этой основе специального индексного указателя.

Тезаурус представляет собой специальным образом организованную совокупность основных лексических единиц (понятий) предметной области (словарь терминов) и описание парадигматических отношений между ними. Парадигматические отношения выражаются семантическими отношениями между элементами словаря, не зависящими от любого контекста. Независимость от контекста означает обобщенность (абстрагированность) смысловых отношений, например отношения «род-вид», «предмет-целое», «субъект-объект-средство-место-время действия». Так же, как и в информационно-поисковых каталогах, в системах на основе тезаурусов в информационно-поисковое пространство отображается не весь текст документа, а только лишь выраженное средствами тезауруса смысловое содержание документа.

Генеральный указатель (глобальный словарь-индекс) в общем виде представляет собой перечисление всех слов (словоформ), имеющихся в документах хранилища, с указанием (отсылками) координатного местонахождения каждого слова (№ документа – № абзаца – № предложения – № слова). Индексирование нового документа в таких системах производится через дополнение координатных отсылок тех словоформ генерального указателя, которые присутствуют в новом документе. Так как поисковое пространство в таких системах отражает полностью весь текст документа (все слова документа), а не только его смысловое содержание, то такие системы получили название полнотекстовых ИПС.

Структурная составляющая ИПЯ семантически-навигационных систем реализуется в виде техники смысловых отсылок в текстах документов и специальном навигационном интерфейсе по ним и в настоящее время представлена гипертекстовыми технологиями.

Поисковая (манипуляционная) составляющая ИПЯ реализуется дескрипторными и семантическими языками запросов.

В дескрипторных языках документы и запросы представляются наборами некоторых лексических единиц (слов, словосочетаний, терминов) — дескрипторов, не имеющих между собой связей, или, как еще говорят, не имеющих грамматики. Таким образом, каждый документ или запрос ассоциируется или, лучше сказать, представлен некоторым набором дескрипторов. Поиск осуществляется через поиск документов с подходящим набором дескрипторов. В качестве элементов-дескрипторов выступают либо элементы словаря ключевых терминов, либо элементы генерального указателя (глобального словаря всех словоформ). В силу отсутствия связей между дескрипторами, набор которых для конкретного документа и конкретного запроса выражает, соответственно, поисковый образ документа — ПОД или поисковый образ запроса ПОЗ, такие языки применяются, прежде всего, в полнотекстовых системах.

Семантические языки содержат грамматические и семантические конструкции для выражения (описания) смыслового содержания документов и запросов. Все многообразие семантических языков подразделяется на две большие группы:

• предикатные языки;

• реляционные языки.

В предикатных языках в качестве элементарной осмысленной конструкции высказывания выступает предикат, который представляет собой многоместное отношение некоторой совокупности грамматических элементов. Многоместность отношения означает, что каждый элемент предиката играет определенную роль для группы лексических элементов в целом, но не имеет конкретных отношений с каждым элементом этой группы в отдельности. Аналогом предикатного высказывания в естественном языке выступает предложение, констатирующее определенный факт или описывающее определенное событие.

В реляционных языках лексические единицы высказываний могут вступать только в бинарные (друг с другом), но не в совместные, т. е. не многоместные отношения.

В качестве лексических единиц семантических языков выступают функциональные классы естественного языка, важнейшими из которых являются:

• понятия-классы (общее определение совокупности однородных элементов реального мира, обладающих некоторым характерным набором свойств, позволяющих одни понятия-классы отделять от других);

• понятия-действия (лексический элемент, выражающий динамику реального мира, содержит универсальный набор признаков, включающий субъект действия, объект действия, время действия, место действия, инструмент действия, цель и т. д.);

• понятия-состояния (лексические элементы, фиксирующие состояния объектов);

• имена (лексические элементы, идентифицирующие понятия-классы);

• отношения (лексические элементы, служащие для установления связей на множестве понятий и имен);

• квантификаторы (всеобщности, существования и т. д.).

Семантические языки составляют языково-манипуляционную основу информационно-поисковых каталогов, тезаурусов и семантически-навигационных (гипертекстовых) ИПС, описывая своими средствами собственно сами каталоги, тезаурусы, семантические сети и выражая смысловое содержание документов и запросов.

Полнота информационного поиска R определяется отношением числа найденных пертинентных документов А к общему числу пертинентных документов С, имеющихся в системе или в исследуемой совокупности документов:

R=A/C.

Точность информационного поиска Р определяется отношением числа найденных пертинентных документов А к общему числу документов L, выданных на запрос пользователя:

P=A/L

Наличие среди отобранных на запрос пользователя нерелевантных документов называется информационным шумом системы. Коэффициент информационного шума k, соответственно, определяется отношением числа нерелевантных документов (L–A), выданных в ответе пользователю к общему числу документов L, выданных на запрос пользователя:

k=(L-А)/L

В идеале полнота информационного поиска и точность информационного поиска должны приближаться к единице, хотя на практике их значения колеблются в пределах от 60 до 90%.

Контрольные вопросы

1. Что оценивает «пертинентность»?

2. Перечислите логико-семантические средства, обеспечивающие создание и функционирование АИПС.

3. В чем различия семантически-навигационных систем и систем на основе индексирования?

4. Дайте определение понятию «информационно-поисковый язык».

5. Что такое поисковый образ документа и поисковый образ запроса?

6. С помощью каких технологий реализуется структурная составляющая информационно-поискового языка?

7. С помощью каких механизмов реализуется поисковая (манипуляционная) составляющая ИПЯ?

8. Какими количественными показателями характеризуются результаты информационного поиска в документарных системах?