نموذج منطقي

ظهرت في الأعوام الأخيرة كثير من المحاولات لإضفاء المنطق على نظام استرجاع المعلومات وكان أولها محاولة استخدام المنطق الكلاسيكي من قبل العالم Cooper من أجل التعبير عن الملائمة بين المستند والاستعلام كتسلسل منطقي (عملية اقتضاء منطقي) بحيث إذا كان الاستعلام تسلسل منطقي للمستند عندها يعتبر المستند ملائم، ولكن عملية المطابقة المنطقية هذه تعتبر جداً صارمة لأنه لا يوجد درجة للملائمة فالمستند إما يعبر عن الاستعلام أولا يعبر عنه، وهذه من إحدى نقاط ضعف المنطق الكلاسيكي في تمثيل نظام استرجاع المعلومات. ثم اتى العالم Van Rijsbergen الذي استوعب حتى نظم البحث عن المعلومات القائمة على الطرق الإحصائية (النموذج الشعاعي, البولياني الموسع،...) قد وصلت إلى حدودها النظرية فابتكر نظرية جديدة لاستخدام المنطق الغير الكلاسيكي معتمداً على فكرة الاقتضاء غير المؤكد بين المستند والاستعلام وهوبنظريته هذه فتح الباب أمام الأبحاث التي تناقش اختيار المنطق المناسب لتمثيل المستند والاستعلام وفهم النظام وعملية الاستدلال التي تقوم على فكرة عدم الحتمية. والنموذج المنطقي في نظم استرجاع المعلومات يسعى لاسترجاع الوثائق التي لها علاقة بحاجة الزبون آخذاً بعين الاعتبار مجموعة من العوامل التي تأثر على عملية الاسترجاع مما يميزه عن باقي نماذج البحث

العوامل المؤثرة على فاعلية نظم استرجاع المعلومات

الموضوع الذي يبحث عنه المستخدم.
الفهم الموجودة لدى المستخدم أوحتى مجرد الاعتقاد بوجودها لدى المستخدم .
المعلومات التي كانت متاحة مسبقاً للمستخدم مثلاً المعلومات التي تجاوز للمستخدم وأن تصفحها.
العلاقة بين المواضيع المتنوعة.
غاية المستخدم أودرجة عمق الفهم التي يريدها المستخدم.

الموضوع الذي يبحث عنه المستخدم

وهوأبرز عامل في عملية الاسترجاع بشرط حتى الاستعلام الذي يخطه المستخدم يعبر تماماً عن الموضوع الذي يريده

حالة الفهم (knowledge state)

إن الفهم الموجودة لدى المستخدم تمثل دور هام في عملية الاسترجاع وخاصة عندما تكون الوثيقة التي صدرت كنتيجة لاستعلام معين لا تتبع بشكل مباشر المعلومة المطلوبة وإنما تحمل صلة بها.

اعتماداً على فهم المستخدم يمكن حتى تكون أولا تكون وثيقة ما مناسبة لاستعلامه.

مثلاً لنفرض أنه لدينا وثيقة تحمل معلومات عن "استرجاع المعلومات" وأخرى عن " Document Indexing" وأنه لدينا مستخدم مبتدئ في معهدته بموضوع "Information Retrieval" ويريد حتى يعهد عنه، فمثل هذا المستخدم لا يمكن حتىقد يكون على فهم بأن document indexing هي فترة من مراحل information retrieval، لذلك يجب حتى لاقد يكون في نتيجة البحث الخاصة بهذا المستخدم وثيقة تحمل معلومات عن document indexing.

بينما لوكان المستخدم الذي يقوم بعملية البحث خبير بمعهدته بموضوع "استرجاع المعلومات" فلا بد حتى تكون نتيجة البحث الخاصة به حاوية على مواضيع عدة لها علاقة ب"استرجاع المعلومات" ومنها الوثائق التي تتحدث عن document indexing. فكما نرى حتى نفس موضوع الاستعلام أدى إلى نتائج درس مختلفة اعتماداًُ على فهم المستخدم الذي يقوم بعملية البحث، ولكن كيف من الممكن أن نستطيع حتى نحقق مثل هذه النتائج؟لذا كان لا بد من وجود قاعدة بيانات خاصة بالفهم التي يملكها المستخدمين والتي تدخل كعنصر أساسي في عملية البحث . وعند عدم التأكد من الفهم التي يملكها المستخدمين يصبح لدينا مفهوم مختلف عن الفهم وهوما يدعى الاعتقاد بأن هذا المستخدم لديه فهم معينة (تبعاً لسلوكه في التصفح مثلاً) ويريد شي معين مما يحول دون دقة النتائج مقارنة مع الفهم الأكيدة للمستخدم

حالة المعلومات(Information state)

ولهذا العامل أهمية كبيرة تتجلى في استبعاد المعلومات التي تجاوز للمستخدم وأن تصفحها وتزويده فقط بالمعلومات الجديدة التي لا يعهدها في مجال معين وهوما نعتبره في غاية الأهمية طالما كانت نتائج البحث عن موضوع معين كثيرة جداً، عندها بدلاً من حتى نضيع وقت المستخدم في تصفح النتائج جميعها ليكتشف بعد مدة طويلة من البحث في أنه لم يتفهم معلومات جديدة نقوم بتوفير الجهد عليه ونزوده فقط بالمعلومات الجديدة، إذاً لا بد من حتى نقوم بتخزين جميع ما يقوم المستخدم بتصفحه لنستطيع من خلال سجل المستخدم تجنب الصفحات التي زارها سابقاً.

المنطق الكلاسيكي

يتألف المنطق L من مجموعة من القضايا {p,q,v,.. و مجموعة من الروابط المنطقية التالية النفي ¬

الوصل ^

الفصل ν

الاقتضاء→

التكافؤ ↔

حيث يشكل المنطق الكلاسيكي لغة تملك قواعد صرفية (Syntax) ودلالات (Semantics)

تمثل القواعد الصرفية أي صيغة (جملة) جيدة الصياغة وكمثال على جملة جيدةالصياغة

¬ p →(q ^ r)

بينما الدلالة تعني قيمة للقضية المذكورة في العبارة أوقيمة للجملة جيدة الصياغة وهذه القيمة في المنطق الكلاسيكي إما صفر (خاطئة) أوواحد(سليمة) ، فقيمة (دلالة) صيغة منطقية ناتجة عن تطبيق واحد أوأكثر من الروابط المنطقية على مجموعة من القضايا استخدم المنطق الكلا سيكي في نظم استرجاع المعلومات حيث يقوم على فكرة استدلال عبارات من مجموعة قضايا ولكنه قاصر عن التعبير عن أبرز خصائص نظام استرجاع المعلومات -مثلا التعبير عن أهمية حدثة ما في الاستعلام أوالمستند- وهذا أدى إلى ظهور بدائل منطقية غير كلاسكية

قصور المنطق الكلاسيكي في التعبير عن خصائص نظام البحث عن المعلومات

الأهمية (Significance)

في جميع مستند هناك حدثات تملك أهمية أكبر من أي حدثة أخرى وعادةقد يكون تكرارها أكبر وهذه الحدثات هي التي تعبر عن المستند بشكل أكبر ومعظم نماذج نظم استرجاع المعلومات تراعي كيفية تمثيل أهمية حدثة في مستند إلا حتى النموذج المنطقي يعجز عن التعبير عن الأهمية وقد يتبادر إلى ذهن القارئ أنه لومثلا تكررت لدينا حدثة p مرتان نستطيع التعبير عنها في النموذج المنطقي على النحوي الآتي p ^p ولكن تلك العبارة يتم اختصارها إلى p وذلك بسبب الحقيقة الحتمية التي تقول حتى p^p↔p ممكن لحل هذه المشكلة حتى نستخدم المنطق بالتوازي مع تقنيات التوزين (إعطاء أهمية للحدثة) مثل نظرية الاحتمالات أوالقياسات المعتمدة على الإحصاء .

احتواء المعلومات(Information containment)

في الحالة العملية يتم ربط بين حدثتين عندما تكون أحد الحدثات تحوي معلومات عن الأخرى ولكن هذا ليس دائماً سليم بالنسبة للمنطق الكلاسيكي حيث إنه يعاني من مشكلتين

المشكلة الأولى : عادة يتم الربط بين حدثتين باستخدام عملية الاقتضاء المنطقي p→qوالتي تكافئ ¬pνq وهذا يعني حتى الإقتضاء دوما سليم طالما الطرف الأول منه p خاطئ ولكن مثل هذه الحالة لا تعبر دوماً عن الحقائق العملية وكمثال على ذلك سمر تحب السباحة → 2+1=5

ولكن ذلك الاقتضاء يمكن حتى يقرأه البعض بطريقة أفضل وهي حتى إذا كانت p سليمة فحتماً محال حتى تكون q خاطئة وقد تعني تللك العبارة أيضا للبعض p→q دوماً سليم عندماقد يكون جميع من p,q سليمتان وهذا يقودنا إلى المشكلة الثانية لعملية الربط باستخدام الاقتضاء المنطقي لنمعن النظر في المثال التالي

الموز هونوع من الفواكه→ 2+2=4

إن الاقتضاء السابق في المنطق الكلاسيكي سليم لأن كلا طرفيه سليمي ولكن لا يوجد أي رابط بين طرفيه بالأحرى هوبلا معنى ! ومن تلك المشكلتين السابقتين نستنتج حتى النموذج المنطقي الكلاسكي يعجز في أغلب الأحيان عن تمثيل احتواء معلومة لمعلومة أخرى أي لا يستطيع حتى يعبر عن الملائمة بين المستند الاستعلام والحلول البديلة يمكن حتى نجدها في المنطق الشرطي أونظرية الحالة حيث تغدوعملية الاقتضاء سليمة عندماقد يكون كلا الطرفين مرتبطين معهدياً

النية أوالقصد أوالمعنى المرتبط بالسياق ( Intensionality)

من المعروف في أي لغة أنه يوجد لبعض الحدثات أكثر من مرادف مختلف والذي ينسب إلى سياق الجملة(الحديث) عملى حسب السياق يمكن تحدد المعنى السليم للحدثة مثلاً حدثة bank قد تشير إلى النقود money أوتشير إلى اسم نهر في بلد ما وكما قلنا الذي يحدد المرادف السليم هوالسياق ، وإذا انتقلنا إلى المنطق الكلاسيكي الذي يعالج المرادفات بعليمة الاقتضاء المنطقي كأن نقول bank→money وعندها أي ورود لحدثة bank في أي سياق في النص سيستبدلها بحدثة money حتى لوكانت تعني نهر bank الموجود في البلد الفلاني

ومن ذلك يتضح بشكل جلي عجز المنطق الكلاسيكي عن التعبير عن خاصية المعنى المرتبط بالسياق والمنطق الذي يعالج هذه الخاصية يسمى المنطق القصدي.

تدفق المعلومات (Flow of information)

إن المعلومات التي يحويها أي مستند يمكن حتى تقسم إلى نوعين، النوع الأول المعلومات المذكورة بشكل صريح في المستند والنوع الآخر هي المعلومات التي تم استنتاجها من محتوى المستند الصريح وكمثال على ذلك “cross country skiing”. هي أحد أنواع Scandinavian sports ونستطيع القول حتى المستند الذي ذكر فيه “cross country skiing” بشكل صريح يعبر عن أي استعلام عن Scandinavian sports حتى لوتكن الجملة الأخيرة مذكورة صراحة في المستند حيث إذا ظاهرة احتواء المعلومات التي ذكرناها سابقا تعهد خاصية تدفق المعلومات وقد رأينا قصور المنطق الكلاسيكي في معالجة مثل هذه الحالات لأنه في بعض الحالات قد يمثل علاقات لا تعني بشيئ مفيد ولكنها تمثل إقتضاء سليم من وجهة نظر المنطق الكلاسيكي والمنطق الذي يعالج هذه الحالات يسمى نظرية الحالة.

عدم الحتمية (Uncertainty)

إن عملية استنتاج (اشتقاق) الاستعلام من المستند هي عملية بحد ذاتها غير مؤكدة ولنوضح السبب في مثال لنفترض حتى المستند يتحدث عن الحيوانات التي تعيش في القطب الشمالي والاستعلام كان عن طيور البطريق في هذه الحالة إذا علاقة الاقتضاء من المستند إلى الاستعلام في المنطق الكلاسيكي تعني حتى جميع الحيوانات في القطب الشمالي هي طيور البطريق ولكن الحقيقة تقول غير ذلك ونستطيع القول حتى ذلك الاقتضاء غير مؤكد يمتلك احتمال معين حتما لا يساوي الواحد وقد يحدث أحد مسببات عدم الحتمية هو الجزيئة أي عدم كفاية المعلومات للقيام بعملية الاستدلال عملى سبيل المثال لنفرض أنه وردنا حدثة bat في المستند لم نستطيع من خلال السياق الكشف فيما لوكانت هذه الحدثة تعني bat baseball أو flying mammal لذلك هنا عملية الاستدلال تعد غير حتمية وحدثا كانت عملية الاستدلال غير حتمية أكثر حدثا كانت موائمة المستند للاستعلام أقل وهذه الاحتمالية لا يمكن تمثيلها في المنطق الكلاسيكي ولكن بمحاولة تمثيل عدم الحتمية كمقدار كمي فإن هذا يساعد على قياس مدى موائمة المستند للاستعلام ومما يجعل النموذج يحقق خاصية ترتيب نتائج البحث ونستطيع معالجة هذه الحالة باستخدام نظريات عدم الحتمية الشهيرة مثل نظرية الاحتمالات أونظرية المجموعات الترجيحية أونظرية الدليل .

المنطق الغير الكلاسيكي

يعتبر المنطق الكلاسيكي قاصراً على تمثيل أبرز خصائص نظام استرجاع المعلومات ولعل أبرز مشكلاته كانت عدم القدرة على إعطاء درجة ملائمة بين المستند والاستعلام (ترتيب النتائج) التي تشكل هي بحد ذاتها خاصة لا يمكن الاستغناء عنها في أي نظام استرجاع معلومات فعّال، حيث يتم فقط التعبير عن عملية الملائمة بالاقتضاء منطقي سهل D→q ومن هنا انطلق العالم Van Rijsbergen عام 1986 بفكرته بتوسيع هذا الاقتضاء وجعله غير مؤكد أي يمتلك قيمة احتمالية وهوبفكرته هذه مهد الطريق لأبحاث عديدة تناولت الجوانب الآتية في البحث

كيفية تمثيل المستند والاستعلام وفهم النظام
نمذجة عملية الاستدلال اعتماداً على الاقتضاء غير المؤكد.

النموذج المعتمد على المنطق الشكلي (Modal Logic) والبيانات المفاهيمية (المعهديّة)

يشبه المنطقُ الشكلي المنطق الكلاسيكي الذي تم شرحه سابقاً ولكنه يعتمد على تقييم صحة قضية نسبةً إلى عالَم معين والعوالم المرتبطة بِه, حيث يعبر عن الاستعلام كعبارة منطقية ويعتبر المستند عالم معين وعملية الملائمة بين المستند والاستعلام تعتمد على صحة العبارة المنطقية للاستعلام ضمن عالم المستند أوالعوالم الأخرى المرتبطة بعوالم المستند وهنا تبرز لدينا قضية وهي تعريف عملية الارتباط بين عالمين التي تعتمد على مقدرة تحويل عالم معين ما d إلى عالم آخر dَ على سبيل المثال لا الحصر يمتلك العالَم dَ حدثات مرادفة للحدثات التي توجد في العالَم d . إن علاقة الارتباط بين عالمين تمتلك خصائص التي قد لا تكون محققة دوماً فمثلاً هنالك خاصة التعدية كأن نقول إذا عالم المستند d مرتبط بعالم المستند dَ وعالم المستند dَ مرتبط بعالم المستند dً إذاً عالم المستند d مرتبط بعالم المستند dً ولكن يجب حتى يؤخذ بعين الاعتبار حتى خاصة التعدية قد تكون سليمة أوقد تكون خاطئةً. ويسمح هذا المنطق أيضاً بتحويل الاستعلام والمعلومات إلى صيغة أخرى رسمية تتميز بالقدرة على الاستنتاج وهذه الصيغة الرسمية هي البيانات المعهدية والتي هي تعبير عن بيان مؤلف من مفاهيم وعلاقات مفاهيمية حيث يعتبر جميع من الاستعلام والمستند بيانين معهديين وعملية التحويل التي تحدثنا عنها آنفاً ما هي إلا مجموعة من العمليات التي تطبق على البيان المعهدي فمثلاً نستطيع تحويل بيان إلى آخر باستبدال مفهوم ما ضمن بيان بمفهوم آخر أعم.

مجال البحث في هذا النموذج مفتوح أمام كيفية البناء الآلي للبيان المعهدي للاستعلام والمستند.

ماهي البيانات المعهدية

هي صيغة رسمية لتمثيل المعارف (Knowledge Represntation)والتي تتميز بقدرتها الفائقة على تمثيل المعارف المعقدة وعالية الدقة وهناك الكثير من الأبحاث لتمديد نظرية البيان المعهدي لتمثيل الفهم الغير المؤكدة. وتقوم فكرة استخدام البيان المعهدي في تمثيل نظام استرجاع المعلومات بشكل عام على تمثيل جميع من المستند والاستعلام كبيان معهدي CGd, CGqومطابقة بين البيان المفاهيمي للمستند CGd مع البيان المفاهيمي للاستعلام CGq اعتماد على فكرة إسقاط بيان مفاهيمي على آخر باستخدام النموذج المنطقي ومن ثم كأي نموذج مطابقة لابد من إيجاد طريقة لترتيب النتائيج وفق منهجية معينة ونظريات في البيانات المعهدية.