基于认知观的信息检索交互模型

梁益铭 林书怡

（中山大学图书馆，广东 广州 510006）

1 引言

互联网技术的飞速发展和普及，改变了传统的信息检索模式，使信息检索工作向网络化、数字化转变。网络环境下，信息资源内容丰富、品种多样、动态性高、交互性强，用户可在任何时间、地点访问和获取各种开放、共享的网络化信息，而不再面对单一的信息服务。然而，随着网络信息资源的快速增长，其资源组织的不规范性和随意性，使用户感到在庞杂无序的网络信息资源中快速、准确地查找自己所需的信息变得越来越困难。笔者认为，深入开展用户信息需求研究及符合用户思维的信息检索服务是网络环境下信息服务机构的主要任务。优化信息检索模式，构建基于用户认知的信息检索模型，对于提高信息系统的利用效果，提升信息检索服务质量，具有重要意义。笔者旨在概述几种具有代表性的信息检索交互模型，分析模型中各要素的作用和影响，并对其进行评价，为认知信息检索的研究提供参考。

2 文献综述

2.1 认知观与信息检索

认知心理学诞生于20世纪50年代中期。1967年，美国心理学家内希尔（U.Neisser）《认知心理学》的出版标志着认知心理学正式成为一个心理学流派[1]。自此，认知心理学得到迅速发展。随后，信息科学家从认知心理学中得到启示，尝试从信息概念角度出发描述人的认知过程，把人的认知过程看作是信息的输入、编码、译码、存储、提取、输出等系列处理过程，即认知心理学的信息加工观。

传统的系统导向的信息检索，是按照给定的主题需求来设计能够识别大量相关文献并对其排序的算法。此种检索方式由于其检索策略和检索语句的错综复杂，给用户带来认知困难。这就要求信息服务机构在提供信息检索服务时，应充分考虑用户的认知负担，构建面向用户认知的信息检索系统。借鉴认知心理学来研究检索过程中的用户心理，可为优化信息系统和提高信息检索效率提供有益的启示，认知导向的信息检索应运而生。

从认知观角度来看，信息检索活动是一种认知活动，信息检索过程是对文献、系统与用户之间不同认知结构进行协调的过程。认知导向的信息检索强调交互作用，强调基于认知的信息检索应该是在交互中实现的[3]，即不仅提供相关文献，更要考虑用户是否会利用文献。

2.2 信息检索交互

信息检索研究方法经历了系统导向、用户导向和认知导向3个阶段，研究重心从信息的实体和符号转移到用户需求，继而转向用户认知心理，向认知信息检索发展，即信息检索交互[4]。信息检索交互，要求用认知的观点去看待用户的信息需求，从用户认知的视角去审视信息检索服务。在信息检索交互过程中，用户根据自身需求确定相关的查询输入，而信息检索系统则根据用户的输入，查询相关数据库，返回查询结果，并给予多个主题的搜索提示，用户可对查询结果进行筛选，或动态修改查询输入，进行多次检索。交互式的信息检索通过与用户交互，尝试理解用户的查询意图，从而使查询结果更符合用户要求。

3 信息检索交互模型

信息检索的跨学科特征吸引着各学科的专家、学者投身于信息检索研究，他们从不同的学科背景出发对用户与信息检索系统的交互进行了分析探讨，做出了各自的贡献。

目前，该领域研究已取得一定成果，并产生了一些具有代表性的理论和模型。下面主要介绍其中4种信息检索交互模型。

3.1 Ingwersen基本认知模型

1989年，Ingwersen在Belkin的模型基础上，综合自己的观点，提出了一种简化的信息检索交互模型，如图1。该模型首先假定了认知结构中个体差异的多样性；其次，从认知角度出发，分析了信息检索过程中所涉及的认知元素，如信息对象、信息检索系统与设施、界面、用户的认知空间以及社会、组织环境等。

图1 Ingwersen基本认知模型[5]

图1的左侧是信息源区域，它包括不同人的知识结构。在普通联机检索系统环境中，主要包括系统分析员、数据库系统设计者、标引系统和规则的设计员等；图1的右侧是最终用户区域，它是满足兴趣或解决问题过程的一部分。当用户进入检索行为时，如果用户不能独自解决问题，该区域则会产生一个信息需求，并传达给信息检索系统[6]；图1的中部是中介机制：检索专家或计算机化中介。它具有理解各种信息问题的能力，即能建立用户模型和学习。

该模型的主要观点包括：①信息检索的交互活动是一组认知过程的集合，并隐含在信息检索的所有过程中。②用户在与系统的交互过程中完成大量的认知建模。除了系统之外，用户还与信息对象进行交互。③用户的认知空间是一组结构化的且具有因果关系的元素集合，其中用户的认知及语境是主要影响因素。④交互是高度动态的[7]。

交流在Ingwersen认知模型中扮演着重要角色，不同的认知结构及转换过程都要借助于界面或其他中介机制与系统进行交流。这个模型是一个涵盖了用户问题空间、请求、提问式与正确检索的静态认知结构模型，在检索过程中可以理解交互，但没有提出关于实体或过程的变量及其关系。

3.2 Belkin片段模型

Belkin片段模型，如图2，是基于“知识非常态状态”（ASK）理论而提出的。Belkin认为，用户之所以有情报需求产生，是用户认识到自己存在知识的非常态，以致无法面对某种问题的情境；由于用户一般无法精确描述自己的情报需求，这种知识状态通常又是不正确或不规则的，因此，情报检索的任务就是描述和解决用户知识的非常状态[8]。

图2 Belkin片段模型[9]

Belkin认为信息检索中真正的问题是如何描述用户的知识非常态状态及引起信息查询行为的认知和情境因素。这一情境模型的研究重点是具体的信息查询过程。该模型的核心是用户与信息的交互。用户在目标和任务的驱动下产生信息需求，通过与信息进行交互以解决当前的知识非常态状态。在交互过程中，用户可以对获取的信息进行判断、修改、筛选等。在不同的时刻，用户交互的内容是不同的，每种交互均依赖于不同的因素[9]。

该模型可直接且详细描述不同类型的交互过程，具有可检验性。可以应用于对信息检索系统和交互过程的评价。但是，它要求详细描写大量具体的过程和情形，对其实践应用会有所限制。

3.3 Saracevic分层模型

Saracevic提出的分层模型是基于以下两个假设：

①用户与信息检索系统交互的目的是为了利用信息。

②信息利用是与认知及情境相联系的。

该模型从系统、用户走向环境（社会情境），是一个动态的交互模型。该模型指向3个通讯层：表面处理层、认知沟通层、情景层。第一层与信息处理的语言层相关，后两层则与信息处理的语义层和语用层相关，如图3。

图3 Saracevic分层模型[5]

Saracevic认为，信息检索的交互过程可以看作一系列相互关联的层面，每一个层面都有自己特定的元素或过程。用户通过与系统的对话，经历搜索、匹配、浏览和判断等过程。与之相应，系统在给用户提供检索结果的同时，也可能要求用户提供反馈信息。分层模型借用人机交互的概念，并结合了语言学和传播学的层级化理论。在此模型中，用户的信息需求产生于具体的实际问题，信息搜索的结果可以为用户解决或部分解决问题。Saracevic模型的优点是强调在交互过程中系统和检索者对于其他成分和状态的适应。

3.4 Wilson模型

Wilson在总结与信息行为研究相关的、主要的用户导向研究模型的基础上，提出了综合模型，如图4。该模型揭示了主要概念的嵌套关系，同时也显示了概念的情景性。

图4 Wilson模型[6]

Wilson模型建立在两个基本假设上：一是信息需求并非是最原始的需求，而是源于生理、认知和感情3方面的需求，其中每一种需求又处在不同的背景之下——个人、社会以及环境的大背景下；二是在寻求可以满足需要的信息过程中，需求者可能会遇到来自于同样背景下的不同障碍。

该模型的核心思想是交互式信息检索总是处于信息查询过程的情境之中，这一过程构成了几个信息行为中的一个。Wilson也指出，Ingwersen模型和Saracevic分层模型都可纳入这一模型嵌套的最内环。

从上述的4种模型，我们可看出，信息检索交互是信息机构向用户提供的一种基于人机交互的信息服务，与传统的信息检索相比，其查询结果更接近用户需求。信息检索研究方法向用户认知角度的转变，意味着研究更加关注用户的认知心理以及认知所产生的社会情境。因此，基于认知观的信息检索交互模型不仅要构造面向用户认知的检索模型、系统模型和中介模型，更要协调好各模块之间的认知结构。

4 信息检索交互模型要素分析

交互式信息服务过程存在不确定性，因此交互系统的任务就是协调系统设计者、信息传递者、用户三者的认知结构，共同满足用户当前的信息需求。一个理想的交互式信息服务系统，是在用户进行信息获取的过程中给予适宜的辅助和支持，实现双方在认知层面的交流。因此，对交互过程中涉及的要素进行分析有助于进一步揭示信息交互的规律。信息检索交互模型主要由检索系统、用户、中介3个要素组成。

4.1 检索系统

检索系统是检索模型的核心要素。系统的交互界面是人机交互的服务平台，该平台上各种内容的展示、导航都将影响用户的检索效果和利用。从微观上看，虽然作为认知主体的用户对符号的不同表现方式会有不同理解，但就检索系统本身而言，就是各类符号的排列[10]。因此，系统的交互界面设计要遵循面向用户认知的设计原则。检索系统要全面、真实、客观地反映事物的状态，要有相关链接及检索句法提示、关键词等元素，以扩展系统的包容度，同时还要注意不同字体、颜色等，以加强系统的表现力。从宏观角度看，任何检索系统的建立都具有一定目的性，不同倾向的使用会形成各种不同主题倾向的检索系统。

4.2 用户

信息服务的数字化和网络化，产生了新的信息生产、流通、利用环境，使用户对信息的需求和信息利用的行为、方式、心理等出现新的变化。用户不仅关注纸质资源，更关注数字资源，包括各种电子期刊、电子书、数据库、网站信息、论坛等多样化信息来源。随着用户对网络依赖性的增强，其信息需求更多地表现在该信息是否有用，而非其存在方式。用户在每一轮的检索循环中，总是要在检索结果中获得可以解决问题的效用信息。如果信息需求没有得到满足，用户则会根据反馈调整自身需求，产生新的检索行为。因此，检索系统应具备对检索结果进行调整和重组的功能，使检索文献中各符号间的关系、层次、结构更接近用户需求。同时，随着社会性交互网络的不断发展与完善，基于网络平台的用户间的交互是人机交互的有效补充，也是交互式信息检索服务的重要组成部分。许多搜索引擎加入了人工搜索帮助，输入检索式后，“搜索向导”将实时帮助用户搜索到相关网页，为用户提供解答服务，并根据职业、爱好、特长及经历等要素，向用户提供最相关的检索结果。交互信息服务在网络环境下极大地推动了信息检索的发展。

4.3 中介

检索系统的中介包括设计人和检索人，他们是完善检索系统性能和提高检索效率的关键，是沟通用户与系统、环境与系统的重要桥梁。

检索人的主要工作分为两方面：一方面，检索人要将用户的信息需求转化为系统可识别的语法信息；另一方面，又要将系统的语法信息进行解释，转化为用户可理解、可接受的语义信息，即检索结果的提供。然而，检索人在与用户沟通时，理解的是个别的或某一类用户的特定需求，在与系统沟通时获取的也只是特定的语法信息。这难免会导致检索人理解出现偏差。所以检索人完成的不仅仅是信息提供，而是要以自己的知识结构完成系统与用户不同层次信息的相互转化，并根据用户反馈，及时对结果进行调整。

设计人以环境为基础，对全局进行分析，从而确定系统的宏观效用定位，继而转化为系统的设计思想和方案，最后将其转化为符号体系存储到系统中。设计人的语义范围比检索人更广，其所体现的是一种以环境为基础的全局信息，其语义信息决定了系统的语法信息。因此，设计人在进行系统设计前，要充分考虑系统的使用目的、用户群体，最重要的是用户的认知能力和效用目标，这样才能设计出实用的、利用率高的、接近用户需求的信息检索系统。从中介这一要素的分析可看出，中介作为沟通桥梁，在信息检索交互系统中起着重要的作用，中介人员的业务素质和认知能力也关系着检索系统的质量。

5 信息检索交互模型评价

目前，信息检索交互模型的研究还未成熟，但是无论从广度还是深度方面，它都为信息检索的发展提供了新视角和新思路。传统的系统导向的信息检索模型仅仅以文本、提问式和信息检索技术为中心，忽略了信息查询者，导致了信息检索的发展受到限制。而认知导向的信息检索研究将信息检索者的认知心理、行为作为研究重点，关注系统与用户在认知层面上的交互，从用户认知的角度重新审视信息检索服务，这有助于信息交互规律的归纳和应用。信息检索交互模型对信息检索发展的影响是显著的。

首先，在实验研究的基础上形成了综合研究模型，并且应用于实验研究。在此期间，模型之间互相集成或彼此组合，产生了许多新的模型，为信息检索提供了新的研究方向。其次，研究者对各种模型进行尝试和试验，有助于系统的交互式信息检索理论的形成以及信息交互规律的归纳和掌握。新的信息检索交互模型可应用于信息检索评价，以处理在多维相关状态中的动态信息情景。此外，模型还为交互式信息检索研究评价提供了新的性能测度指标，为评价工作提供了参考和实践意义。在相关性研究方面，研究者成功地发现了多种相关类型及相关性标准。在实际应用中，包括检索者在内的相关反馈和提问式修改算法也引起了研究者的关注。

6 结语

在网络化、数字化时代，信息网络的发展极大地拓宽了检索的空间和信息量，为信息检索提供了广阔的发展平台。网络环境下，用户出现信息迷航和信息缺乏现象，信息的有效获取是用户面临的重要问题。认知观的引入使信息检索得到了新的发展，研究重点从系统和技术层面转移到用户认知层面的交互。认知导向的信息检索强调交互作用，强调基于认知的信息检索应该是在交互中实现，开创了信息检索研究的认知视角，为交互式信息检索理论的发展提供了实验依据。随着认知科学的发展和理论的完善，信息检索的发展将向智能化、个性化方向发展。

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