基于認知觀的信息檢索交互模型

梁益銘 林書怡

（中山大學圖書館，廣東 廣州 510006）

1 引言

互聯網技術的飛速發展和普及，改變了傳統的信息檢索模式，使信息檢索工作向網絡化、數字化轉變。網絡環境下，信息資源內容豐富、品種多樣、動態性高、交互性強，用戶可在任何時間、地點訪問和獲取各種開放、共享的網絡化信息，而不再面對單一的信息服務。然而，隨著網絡信息資源的快速增長，其資源組織的不規范性和隨意性，使用戶感到在龐雜無序的網絡信息資源中快速、準確地查找自己所需的信息變得越來越困難。筆者認為，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是網絡環境下信息服務機構的主要任務。優化信息檢索模式，構建基于用戶認知的信息檢索模型，對于提高信息系統的利用效果，提升信息檢索服務質量，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，并對其進行評價，為認知信息檢索的研究提供參考。

2 文獻綜述

2.1 認知觀與信息檢索

認知心理學誕生于20世紀50年代中期。1967年，美國心理學家內希爾（U.Neisser）《認知心理學》的出版標志著認知心理學正式成為一個心理學流派[1]。自此，認知心理學得到迅速發展。隨后，信息科學家從認知心理學中得到啟示，嘗試從信息概念角度出發描述人的認知過程，把人的認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，即認知心理學的信息加工觀。

傳統的系統導向的信息檢索，是按照給定的主題需求來設計能夠識別大量相關文獻并對其排序的算法。此種檢索方式由于其檢索策略和檢索語句的錯綜復雜，給用戶帶來認知困難。這就要求信息服務機構在提供信息檢索服務時，應充分考慮用戶的認知負擔，構建面向用戶認知的信息檢索系統。借鑒認知心理學來研究檢索過程中的用戶心理，可為優化信息系統和提高信息檢索效率提供有益的啟示，認知導向的信息檢索應運而生。

從認知觀角度來看，信息檢索活動是一種認知活動，信息檢索過程是對文獻、系統與用戶之間不同認知結構進行協調的過程。認知導向的信息檢索強調交互作用，強調基于認知的信息檢索應該是在交互中實現的[3]，即不僅提供相關文獻，更要考慮用戶是否會利用文獻。

2.2 信息檢索交互

信息檢索研究方法經歷了系統導向、用戶導向和認知導向3個階段，研究重心從信息的實體和符號轉移到用戶需求，繼而轉向用戶認知心理，向認知信息檢索發展，即信息檢索交互[4]。信息檢索交互，要求用認知的觀點去看待用戶的信息需求，從用戶認知的視角去審視信息檢索服務。在信息檢索交互過程中，用戶根據自身需求確定相關的查詢輸入，而信息檢索系統則根據用戶的輸入，查詢相關數據庫，返回查詢結果，并給予多個主題的搜索提示，用戶可對查詢結果進行篩選，或動態修改查詢輸入，進行多次檢索。交互式的信息檢索通過與用戶交互，嘗試理解用戶的查詢意圖，從而使查詢結果更符合用戶要求。

3 信息檢索交互模型

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

目前，該領域研究已取得一定成果，并產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基本認知模型

1989年，Ingwersen在Belkin的模型基礎上，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知結構中個體差異的多樣性；其次，從認知角度出發，分析了信息檢索過程中所涉及的認知元素，如信息對象、信息檢索系統與設施、界面、用戶的認知空間以及社會、組織環境等。

圖1 Ingwersen基本認知模型[5]

圖1的左側是信息源區域，它包括不同人的知識結構。在普通聯機檢索系統環境中，主要包括系統分析員、數據庫系統設計者、標引系統和規則的設計員等；圖1的右側是最終用戶區域，它是滿足興趣或解決問題過程的一部分。當用戶進入檢索行為時，如果用戶不能獨自解決問題，該區域則會產生一個信息需求，并傳達給信息檢索系統[6]；圖1的中部是中介機制：檢索專家或計算機化中介。它具有理解各種信息問題的能力，即能建立用戶模型和學習。

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

交流在Ingwersen認知模型中扮演著重要角色，不同的認知結構及轉換過程都要借助于界面或其他中介機制與系統進行交流。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認知結構模型，在檢索過程中可以理解交互，但沒有提出關于實體或過程的變量及其關系。

3.2 Belkin片段模型

Belkin片段模型，如圖2，是基于“知識非常態狀態”（ASK）理論而提出的。Belkin認為，用戶之所以有情報需求產生，是用戶認識到自己存在知識的非常態，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，這種知識狀態通常又是不正確或不規則的，因此，情報檢索的任務就是描述和解決用戶知識的非常狀態[8]。

圖2 Belkin片段模型[9]

Belkin認為信息檢索中真正的問題是如何描述用戶的知識非常態狀態及引起信息查詢行為的認知和情境因素。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。用戶在目標和任務的驅動下產生信息需求，通過與信息進行交互以解決當前的知識非常態狀態。在交互過程中，用戶可以對獲取的信息進行判斷、修改、篩選等。在不同的時刻，用戶交互的內容是不同的，每種交互均依賴于不同的因素[9]。

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

3.3 Saracevic分層模型

Saracevic提出的分層模型是基于以下兩個假設：

①用戶與信息檢索系統交互的目的是為了利用信息。

②信息利用是與認知及情境相聯系的。

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

圖3 Saracevic分層模型[5]

Saracevic認為，信息檢索的交互過程可以看作一系列相互關聯的層面，每一個層面都有自己特定的元素或過程。用戶通過與系統的對話，經歷搜索、匹配、瀏覽和判斷等過程。與之相應，系統在給用戶提供檢索結果的同時，也可能要求用戶提供反饋信息。分層模型借用人機交互的概念，并結合了語言學和傳播學的層級化理論。在此模型中，用戶的信息需求產生于具體的實際問題，信息搜索的結果可以為用戶解決或部分解決問題。Saracevic模型的優點是強調在交互過程中系統和檢索者對于其他成分和狀態的適應。

3.4 Wilson模型

Wilson在總結與信息行為研究相關的、主要的用戶導向研究模型的基礎上，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上：一是信息需求并非是最原始的需求，而是源于生理、認知和感情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環。

從上述的4種模型，我們可看出，信息檢索交互是信息機構向用戶提供的一種基于人機交互的信息服務，與傳統的信息檢索相比，其查詢結果更接近用戶需求。信息檢索研究方法向用戶認知角度的轉變，意味著研究更加關注用戶的認知心理以及認知所產生的社會情境。因此，基于認知觀的信息檢索交互模型不僅要構造面向用戶認知的檢索模型、系統模型和中介模型，更要協調好各模塊之間的認知結構。

4 信息檢索交互模型要素分析

交互式信息服務過程存在不確定性，因此交互系統的任務就是協調系統設計者、信息傳遞者、用戶三者的認知結構，共同滿足用戶當前的信息需求。一個理想的交互式信息服務系統，是在用戶進行信息獲取的過程中給予適宜的輔助和支持，實現雙方在認知層面的交流。因此，對交互過程中涉及的要素進行分析有助于進一步揭示信息交互的規律。信息檢索交互模型主要由檢索系統、用戶、中介3個要素組成。

4.1 檢索系統

檢索系統是檢索模型的核心要素。系統的交互界面是人機交互的服務平臺，該平臺上各種內容的展示、導航都將影響用戶的檢索效果和利用。從微觀上看，雖然作為認知主體的用戶對符號的不同表現方式會有不同理解，但就檢索系統本身而言，就是各類符號的排列[10]。因此，系統的交互界面設計要遵循面向用戶認知的設計原則。檢索系統要全面、真實、客觀地反映事物的狀態，要有相關鏈接及檢索句法提示、關鍵詞等元素，以擴展系統的包容度，同時還要注意不同字體、顏色等，以加強系統的表現力。從宏觀角度看，任何檢索系統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。

4.2 用戶

信息服務的數字化和網絡化，產生了新的信息生產、流通、利用環境，使用戶對信息的需求和信息利用的行為、方式、心理等出現新的變化。用戶不僅關注紙質資源，更關注數字資源，包括各種電子期刊、電子書、數據庫、網站信息、論壇等多樣化信息來源。隨著用戶對網絡依賴性的增強，其信息需求更多地表現在該信息是否有用，而非其存在方式。用戶在每一輪的檢索循環中，總是要在檢索結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，用戶則會根據反饋調整自身需求，產生新的檢索行為。因此，檢索系統應具備對檢索結果進行調整和重組的功能，使檢索文獻中各符號間的關系、層次、結構更接近用戶需求。同時，隨著社會性交互網絡的不斷發展與完善，基于網絡平臺的用戶間的交互是人機交互的有效補充，也是交互式信息檢索服務的重要組成部分。許多搜索引擎加入了人工搜索幫助，輸入檢索式后，“搜索向導”將實時幫助用戶搜索到相關網頁，為用戶提供解答服務，并根據職業、愛好、特長及經歷等要素，向用戶提供最相關的檢索結果。交互信息服務在網絡環境下極大地推動了信息檢索的發展。

4.3 中介

檢索系統的中介包括設計人和檢索人，他們是完善檢索系統性能和提高檢索效率的關鍵，是溝通用戶與系統、環境與系統的重要橋梁。

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化為系統可識別的語法信息；另一方面，又要將系統的語法信息進行解釋，轉化為用戶可理解、可接受的語義信息，即檢索結果的提供。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，在與系統溝通時獲取的也只是特定的語法信息。這難免會導致檢索人理解出現偏差。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構完成系統與用戶不同層次信息的相互轉化，并根據用戶反饋，及時對結果進行調整。

設計人以環境為基礎，對全局進行分析，從而確定系統的宏觀效用定位，繼而轉化為系統的設計思想和方案，最后將其轉化為符號體系存儲到系統中。設計人的語義范圍比檢索人更廣，其所體現的是一種以環境為基礎的全局信息，其語義信息決定了系統的語法信息。因此，設計人在進行系統設計前，要充分考慮系統的使用目的、用戶群體，最重要的是用戶的認知能力和效用目標，這樣才能設計出實用的、利用率高的、接近用戶需求的信息檢索系統。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中起著重要的作用，中介人員的業務素質和認知能力也關系著檢索系統的質量。

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展提供了新視角和新思路。傳統的系統導向的信息檢索模型僅僅以文本、提問式和信息檢索技術為中心，忽略了信息查詢者，導致了信息檢索的發展受到限制。而認知導向的信息檢索研究將信息檢索者的認知心理、行為作為研究重點，關注系統與用戶在認知層面上的交互，從用戶認知的角度重新審視信息檢索服務，這有助于信息交互規律的歸納和應用。信息檢索交互模型對信息檢索發展的影響是顯著的。

首先，在實驗研究的基礎上形成了綜合研究模型，并且應用于實驗研究。在此期間，模型之間互相集成或彼此組合，產生了許多新的模型，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行嘗試和試驗，有助于系統的交互式信息檢索理論的形成以及信息交互規律的歸納和掌握。新的信息檢索交互模型可應用于信息檢索評價，以處理在多維相關狀態中的動態信息情景。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，為評價工作提供了參考和實踐意義。在相關性研究方面，研究者成功地發現了多種相關類型及相關性標準。在實際應用中，包括檢索者在內的相關反饋和提問式修改算法也引起了研究者的關注。

6 結語

在網絡化、數字化時代，信息網絡的發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展平臺。網絡環境下，用戶出現信息迷航和信息缺乏現象，信息的有效獲取是用戶面臨的重要問題。認知觀的引入使信息檢索得到了新的發展，研究重點從系統和技術層面轉移到用戶認知層面的交互。認知導向的信息檢索強調交互作用，強調基于認知的信息檢索應該是在交互中實現，開創了信息檢索研究的認知視角，為交互式信息檢索理論的發展提供了實驗依據。隨著認知科學的發展和理論的完善，信息檢索的發展將向智能化、個性化方向發展。

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