基于認(rèn)知觀的信息檢索交互模型

梁益銘 林書怡

（中山大學(xué)圖書館，廣東 廣州 510006）

1 引言

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，改變了傳統(tǒng)的信息檢索模式，使信息檢索工作向網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化轉(zhuǎn)變。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，信息資源內(nèi)容豐富、品種多樣、動態(tài)性高、交互性強(qiáng)，用戶可在任何時間、地點訪問和獲取各種開放、共享的網(wǎng)絡(luò)化信息，而不再面對單一的信息服務(wù)。然而，隨著網(wǎng)絡(luò)信息資源的快速增長，其資源組織的不規(guī)范性和隨意性，使用戶感到在龐雜無序的網(wǎng)絡(luò)信息資源中快速、準(zhǔn)確地查找自己所需的信息變得越來越困難。筆者認(rèn)為，深入開展用戶信息需求研究及符合用戶思維的信息檢索服務(wù)是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下信息服務(wù)機(jī)構(gòu)的主要任務(wù)。優(yōu)化信息檢索模式，構(gòu)建基于用戶認(rèn)知的信息檢索模型，對于提高信息系統(tǒng)的利用效果，提升信息檢索服務(wù)質(zhì)量，具有重要意義。筆者旨在概述幾種具有代表性的信息檢索交互模型，分析模型中各要素的作用和影響，并對其進(jìn)行評價，為認(rèn)知信息檢索的研究提供參考。

2 文獻(xiàn)綜述

2.1 認(rèn)知觀與信息檢索

認(rèn)知心理學(xué)誕生于20世紀(jì)50年代中期。1967年，美國心理學(xué)家內(nèi)希爾（U.Neisser）《認(rèn)知心理學(xué)》的出版標(biāo)志著認(rèn)知心理學(xué)正式成為一個心理學(xué)流派[1]。自此，認(rèn)知心理學(xué)得到迅速發(fā)展。隨后，信息科學(xué)家從認(rèn)知心理學(xué)中得到啟示，嘗試從信息概念角度出發(fā)描述人的認(rèn)知過程，把人的認(rèn)知過程看作是信息的輸入、編碼、譯碼、存儲、提取、輸出等系列處理過程，即認(rèn)知心理學(xué)的信息加工觀。

傳統(tǒng)的系統(tǒng)導(dǎo)向的信息檢索，是按照給定的主題需求來設(shè)計能夠識別大量相關(guān)文獻(xiàn)并對其排序的算法。此種檢索方式由于其檢索策略和檢索語句的錯綜復(fù)雜，給用戶帶來認(rèn)知困難。這就要求信息服務(wù)機(jī)構(gòu)在提供信息檢索服務(wù)時，應(yīng)充分考慮用戶的認(rèn)知負(fù)擔(dān)，構(gòu)建面向用戶認(rèn)知的信息檢索系統(tǒng)。借鑒認(rèn)知心理學(xué)來研究檢索過程中的用戶心理，可為優(yōu)化信息系統(tǒng)和提高信息檢索效率提供有益的啟示，認(rèn)知導(dǎo)向的信息檢索應(yīng)運(yùn)而生。

從認(rèn)知觀角度來看，信息檢索活動是一種認(rèn)知活動，信息檢索過程是對文獻(xiàn)、系統(tǒng)與用戶之間不同認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行協(xié)調(diào)的過程。認(rèn)知導(dǎo)向的信息檢索強(qiáng)調(diào)交互作用，強(qiáng)調(diào)基于認(rèn)知的信息檢索應(yīng)該是在交互中實現(xiàn)的[3]，即不僅提供相關(guān)文獻(xiàn)，更要考慮用戶是否會利用文獻(xiàn)。

2.2 信息檢索交互

信息檢索研究方法經(jīng)歷了系統(tǒng)導(dǎo)向、用戶導(dǎo)向和認(rèn)知導(dǎo)向3個階段，研究重心從信息的實體和符號轉(zhuǎn)移到用戶需求，繼而轉(zhuǎn)向用戶認(rèn)知心理，向認(rèn)知信息檢索發(fā)展，即信息檢索交互[4]。信息檢索交互，要求用認(rèn)知的觀點去看待用戶的信息需求，從用戶認(rèn)知的視角去審視信息檢索服務(wù)。在信息檢索交互過程中，用戶根據(jù)自身需求確定相關(guān)的查詢輸入，而信息檢索系統(tǒng)則根據(jù)用戶的輸入，查詢相關(guān)數(shù)據(jù)庫，返回查詢結(jié)果，并給予多個主題的搜索提示，用戶可對查詢結(jié)果進(jìn)行篩選，或動態(tài)修改查詢輸入，進(jìn)行多次檢索。交互式的信息檢索通過與用戶交互，嘗試?yán)斫庥脩舻牟樵円鈭D，從而使查詢結(jié)果更符合用戶要求。

3 信息檢索交互模型

信息檢索的跨學(xué)科特征吸引著各學(xué)科的專家、學(xué)者投身于信息檢索研究，他們從不同的學(xué)科背景出發(fā)對用戶與信息檢索系統(tǒng)的交互進(jìn)行了分析探討，做出了各自的貢獻(xiàn)。

目前，該領(lǐng)域研究已取得一定成果，并產(chǎn)生了一些具有代表性的理論和模型。下面主要介紹其中4種信息檢索交互模型。

3.1 Ingwersen基本認(rèn)知模型

1989年，Ingwersen在Belkin的模型基礎(chǔ)上，綜合自己的觀點，提出了一種簡化的信息檢索交互模型，如圖1。該模型首先假定了認(rèn)知結(jié)構(gòu)中個體差異的多樣性；其次，從認(rèn)知角度出發(fā)，分析了信息檢索過程中所涉及的認(rèn)知元素，如信息對象、信息檢索系統(tǒng)與設(shè)施、界面、用戶的認(rèn)知空間以及社會、組織環(huán)境等。

圖1 Ingwersen基本認(rèn)知模型[5]

圖1的左側(cè)是信息源區(qū)域，它包括不同人的知識結(jié)構(gòu)。在普通聯(lián)機(jī)檢索系統(tǒng)環(huán)境中，主要包括系統(tǒng)分析員、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計者、標(biāo)引系統(tǒng)和規(guī)則的設(shè)計員等；圖1的右側(cè)是最終用戶區(qū)域，它是滿足興趣或解決問題過程的一部分。當(dāng)用戶進(jìn)入檢索行為時，如果用戶不能獨自解決問題，該區(qū)域則會產(chǎn)生一個信息需求，并傳達(dá)給信息檢索系統(tǒng)[6]；圖1的中部是中介機(jī)制：檢索專家或計算機(jī)化中介。它具有理解各種信息問題的能力，即能建立用戶模型和學(xué)習(xí)。

該模型的主要觀點包括：①信息檢索的交互活動是一組認(rèn)知過程的集合，并隱含在信息檢索的所有過程中。②用戶在與系統(tǒng)的交互過程中完成大量的認(rèn)知建模。除了系統(tǒng)之外，用戶還與信息對象進(jìn)行交互。③用戶的認(rèn)知空間是一組結(jié)構(gòu)化的且具有因果關(guān)系的元素集合，其中用戶的認(rèn)知及語境是主要影響因素。④交互是高度動態(tài)的[7]。

交流在Ingwersen認(rèn)知模型中扮演著重要角色，不同的認(rèn)知結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)換過程都要借助于界面或其他中介機(jī)制與系統(tǒng)進(jìn)行交流。這個模型是一個涵蓋了用戶問題空間、請求、提問式與正確檢索的靜態(tài)認(rèn)知結(jié)構(gòu)模型，在檢索過程中可以理解交互，但沒有提出關(guān)于實體或過程的變量及其關(guān)系。

3.2 Belkin片段模型

Belkin片段模型，如圖2，是基于“知識非常態(tài)狀態(tài)”（ASK）理論而提出的。Belkin認(rèn)為，用戶之所以有情報需求產(chǎn)生，是用戶認(rèn)識到自己存在知識的非常態(tài)，以致無法面對某種問題的情境；由于用戶一般無法精確描述自己的情報需求，這種知識狀態(tài)通常又是不正確或不規(guī)則的，因此，情報檢索的任務(wù)就是描述和解決用戶知識的非常狀態(tài)[8]。

圖2 Belkin片段模型[9]

Belkin認(rèn)為信息檢索中真正的問題是如何描述用戶的知識非常態(tài)狀態(tài)及引起信息查詢行為的認(rèn)知和情境因素。這一情境模型的研究重點是具體的信息查詢過程。該模型的核心是用戶與信息的交互。用戶在目標(biāo)和任務(wù)的驅(qū)動下產(chǎn)生信息需求，通過與信息進(jìn)行交互以解決當(dāng)前的知識非常態(tài)狀態(tài)。在交互過程中，用戶可以對獲取的信息進(jìn)行判斷、修改、篩選等。在不同的時刻，用戶交互的內(nèi)容是不同的，每種交互均依賴于不同的因素[9]。

該模型可直接且詳細(xì)描述不同類型的交互過程，具有可檢驗性?？梢詰?yīng)用于對信息檢索系統(tǒng)和交互過程的評價。但是，它要求詳細(xì)描寫大量具體的過程和情形，對其實踐應(yīng)用會有所限制。

3.3 Saracevic分層模型

Saracevic提出的分層模型是基于以下兩個假設(shè)：

①用戶與信息檢索系統(tǒng)交互的目的是為了利用信息。

②信息利用是與認(rèn)知及情境相聯(lián)系的。

該模型從系統(tǒng)、用戶走向環(huán)境（社會情境），是一個動態(tài)的交互模型。該模型指向3個通訊層：表面處理層、認(rèn)知溝通層、情景層。第一層與信息處理的語言層相關(guān)，后兩層則與信息處理的語義層和語用層相關(guān)，如圖3。

圖3 Saracevic分層模型[5]

Saracevic認(rèn)為，信息檢索的交互過程可以看作一系列相互關(guān)聯(lián)的層面，每一個層面都有自己特定的元素或過程。用戶通過與系統(tǒng)的對話，經(jīng)歷搜索、匹配、瀏覽和判斷等過程。與之相應(yīng)，系統(tǒng)在給用戶提供檢索結(jié)果的同時，也可能要求用戶提供反饋信息。分層模型借用人機(jī)交互的概念，并結(jié)合了語言學(xué)和傳播學(xué)的層級化理論。在此模型中，用戶的信息需求產(chǎn)生于具體的實際問題，信息搜索的結(jié)果可以為用戶解決或部分解決問題。Saracevic模型的優(yōu)點是強(qiáng)調(diào)在交互過程中系統(tǒng)和檢索者對于其他成分和狀態(tài)的適應(yīng)。

3.4 Wilson模型

Wilson在總結(jié)與信息行為研究相關(guān)的、主要的用戶導(dǎo)向研究模型的基礎(chǔ)上，提出了綜合模型，如圖4。該模型揭示了主要概念的嵌套關(guān)系，同時也顯示了概念的情景性。

圖4 Wilson模型[6]

Wilson模型建立在兩個基本假設(shè)上：一是信息需求并非是最原始的需求，而是源于生理、認(rèn)知和感情3方面的需求，其中每一種需求又處在不同的背景之下——個人、社會以及環(huán)境的大背景下；二是在尋求可以滿足需要的信息過程中，需求者可能會遇到來自于同樣背景下的不同障礙。

該模型的核心思想是交互式信息檢索總是處于信息查詢過程的情境之中，這一過程構(gòu)成了幾個信息行為中的一個。Wilson也指出，Ingwersen模型和Saracevic分層模型都可納入這一模型嵌套的最內(nèi)環(huán)。

從上述的4種模型，我們可看出，信息檢索交互是信息機(jī)構(gòu)向用戶提供的一種基于人機(jī)交互的信息服務(wù)，與傳統(tǒng)的信息檢索相比，其查詢結(jié)果更接近用戶需求。信息檢索研究方法向用戶認(rèn)知角度的轉(zhuǎn)變，意味著研究更加關(guān)注用戶的認(rèn)知心理以及認(rèn)知所產(chǎn)生的社會情境。因此，基于認(rèn)知觀的信息檢索交互模型不僅要構(gòu)造面向用戶認(rèn)知的檢索模型、系統(tǒng)模型和中介模型，更要協(xié)調(diào)好各模塊之間的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

4 信息檢索交互模型要素分析

交互式信息服務(wù)過程存在不確定性，因此交互系統(tǒng)的任務(wù)就是協(xié)調(diào)系統(tǒng)設(shè)計者、信息傳遞者、用戶三者的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，共同滿足用戶當(dāng)前的信息需求。一個理想的交互式信息服務(wù)系統(tǒng)，是在用戶進(jìn)行信息獲取的過程中給予適宜的輔助和支持，實現(xiàn)雙方在認(rèn)知層面的交流。因此，對交互過程中涉及的要素進(jìn)行分析有助于進(jìn)一步揭示信息交互的規(guī)律。信息檢索交互模型主要由檢索系統(tǒng)、用戶、中介3個要素組成。

4.1 檢索系統(tǒng)

檢索系統(tǒng)是檢索模型的核心要素。系統(tǒng)的交互界面是人機(jī)交互的服務(wù)平臺，該平臺上各種內(nèi)容的展示、導(dǎo)航都將影響用戶的檢索效果和利用。從微觀上看，雖然作為認(rèn)知主體的用戶對符號的不同表現(xiàn)方式會有不同理解，但就檢索系統(tǒng)本身而言，就是各類符號的排列[10]。因此，系統(tǒng)的交互界面設(shè)計要遵循面向用戶認(rèn)知的設(shè)計原則。檢索系統(tǒng)要全面、真實、客觀地反映事物的狀態(tài)，要有相關(guān)鏈接及檢索句法提示、關(guān)鍵詞等元素，以擴(kuò)展系統(tǒng)的包容度，同時還要注意不同字體、顏色等，以加強(qiáng)系統(tǒng)的表現(xiàn)力。從宏觀角度看，任何檢索系統(tǒng)的建立都具有一定目的性，不同傾向的使用會形成各種不同主題傾向的檢索系統(tǒng)。

4.2 用戶

信息服務(wù)的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，產(chǎn)生了新的信息生產(chǎn)、流通、利用環(huán)境，使用戶對信息的需求和信息利用的行為、方式、心理等出現(xiàn)新的變化。用戶不僅關(guān)注紙質(zhì)資源，更關(guān)注數(shù)字資源，包括各種電子期刊、電子書、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)站信息、論壇等多樣化信息來源。隨著用戶對網(wǎng)絡(luò)依賴性的增強(qiáng)，其信息需求更多地表現(xiàn)在該信息是否有用，而非其存在方式。用戶在每一輪的檢索循環(huán)中，總是要在檢索結(jié)果中獲得可以解決問題的效用信息。如果信息需求沒有得到滿足，用戶則會根據(jù)反饋調(diào)整自身需求，產(chǎn)生新的檢索行為。因此，檢索系統(tǒng)應(yīng)具備對檢索結(jié)果進(jìn)行調(diào)整和重組的功能，使檢索文獻(xiàn)中各符號間的關(guān)系、層次、結(jié)構(gòu)更接近用戶需求。同時，隨著社會性交互網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展與完善，基于網(wǎng)絡(luò)平臺的用戶間的交互是人機(jī)交互的有效補(bǔ)充，也是交互式信息檢索服務(wù)的重要組成部分。許多搜索引擎加入了人工搜索幫助，輸入檢索式后，“搜索向?qū)А睂崟r幫助用戶搜索到相關(guān)網(wǎng)頁，為用戶提供解答服務(wù)，并根據(jù)職業(yè)、愛好、特長及經(jīng)歷等要素，向用戶提供最相關(guān)的檢索結(jié)果。交互信息服務(wù)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下極大地推動了信息檢索的發(fā)展。

4.3 中介

檢索系統(tǒng)的中介包括設(shè)計人和檢索人，他們是完善檢索系統(tǒng)性能和提高檢索效率的關(guān)鍵，是溝通用戶與系統(tǒng)、環(huán)境與系統(tǒng)的重要橋梁。

檢索人的主要工作分為兩方面：一方面，檢索人要將用戶的信息需求轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)可識別的語法信息；另一方面，又要將系統(tǒng)的語法信息進(jìn)行解釋，轉(zhuǎn)化為用戶可理解、可接受的語義信息，即檢索結(jié)果的提供。然而，檢索人在與用戶溝通時，理解的是個別的或某一類用戶的特定需求，在與系統(tǒng)溝通時獲取的也只是特定的語法信息。這難免會導(dǎo)致檢索人理解出現(xiàn)偏差。所以檢索人完成的不僅僅是信息提供，而是要以自己的知識結(jié)構(gòu)完成系統(tǒng)與用戶不同層次信息的相互轉(zhuǎn)化，并根據(jù)用戶反饋，及時對結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。

設(shè)計人以環(huán)境為基礎(chǔ)，對全局進(jìn)行分析，從而確定系統(tǒng)的宏觀效用定位，繼而轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的設(shè)計思想和方案，最后將其轉(zhuǎn)化為符號體系存儲到系統(tǒng)中。設(shè)計人的語義范圍比檢索人更廣，其所體現(xiàn)的是一種以環(huán)境為基礎(chǔ)的全局信息，其語義信息決定了系統(tǒng)的語法信息。因此，設(shè)計人在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計前，要充分考慮系統(tǒng)的使用目的、用戶群體，最重要的是用戶的認(rèn)知能力和效用目標(biāo)，這樣才能設(shè)計出實用的、利用率高的、接近用戶需求的信息檢索系統(tǒng)。從中介這一要素的分析可看出，中介作為溝通橋梁，在信息檢索交互系統(tǒng)中起著重要的作用，中介人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)和認(rèn)知能力也關(guān)系著檢索系統(tǒng)的質(zhì)量。

5 信息檢索交互模型評價

目前，信息檢索交互模型的研究還未成熟，但是無論從廣度還是深度方面，它都為信息檢索的發(fā)展提供了新視角和新思路。傳統(tǒng)的系統(tǒng)導(dǎo)向的信息檢索模型僅僅以文本、提問式和信息檢索技術(shù)為中心，忽略了信息查詢者，導(dǎo)致了信息檢索的發(fā)展受到限制。而認(rèn)知導(dǎo)向的信息檢索研究將信息檢索者的認(rèn)知心理、行為作為研究重點，關(guān)注系統(tǒng)與用戶在認(rèn)知層面上的交互，從用戶認(rèn)知的角度重新審視信息檢索服務(wù)，這有助于信息交互規(guī)律的歸納和應(yīng)用。信息檢索交互模型對信息檢索發(fā)展的影響是顯著的。

首先，在實驗研究的基礎(chǔ)上形成了綜合研究模型，并且應(yīng)用于實驗研究。在此期間，模型之間互相集成或彼此組合，產(chǎn)生了許多新的模型，為信息檢索提供了新的研究方向。其次，研究者對各種模型進(jìn)行嘗試和試驗，有助于系統(tǒng)的交互式信息檢索理論的形成以及信息交互規(guī)律的歸納和掌握。新的信息檢索交互模型可應(yīng)用于信息檢索評價，以處理在多維相關(guān)狀態(tài)中的動態(tài)信息情景。此外，模型還為交互式信息檢索研究評價提供了新的性能測度指標(biāo)，為評價工作提供了參考和實踐意義。在相關(guān)性研究方面，研究者成功地發(fā)現(xiàn)了多種相關(guān)類型及相關(guān)性標(biāo)準(zhǔn)。在實際應(yīng)用中，包括檢索者在內(nèi)的相關(guān)反饋和提問式修改算法也引起了研究者的關(guān)注。

6 結(jié)語

在網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化時代，信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展極大地拓寬了檢索的空間和信息量，為信息檢索提供了廣闊的發(fā)展平臺。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，用戶出現(xiàn)信息迷航和信息缺乏現(xiàn)象，信息的有效獲取是用戶面臨的重要問題。認(rèn)知觀的引入使信息檢索得到了新的發(fā)展，研究重點從系統(tǒng)和技術(shù)層面轉(zhuǎn)移到用戶認(rèn)知層面的交互。認(rèn)知導(dǎo)向的信息檢索強(qiáng)調(diào)交互作用，強(qiáng)調(diào)基于認(rèn)知的信息檢索應(yīng)該是在交互中實現(xiàn)，開創(chuàng)了信息檢索研究的認(rèn)知視角，為交互式信息檢索理論的發(fā)展提供了實驗依據(jù)。隨著認(rèn)知科學(xué)的發(fā)展和理論的完善，信息檢索的發(fā)展將向智能化、個性化方向發(fā)展。

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