Certec rapport 4:1998

Expertsystem och lärande

Charlotte Magnusson, Certec

Inledning
På Certec har vi sedan 1993 arbetat med att utveckla kunskapsbaserade system, expertsystem (se Appendix 1), inom olika områden med anknytning till rehabilitering och omsorg. Resultatet av detta arbete är:

 

Svarne Ett beslutshjälpmedel avsett att hjälpa omsorgspersonal analysera orsaker till våldssituationer
SRF-Expert Program om käppträning för personer med förvärvade synskador
Fråga Freja Ett system för strukturerad dokumentation kring Freja
MatteExperten Ett system avsett att hjälpa elever analysera sin kunskapsprofil inom procentbegreppet
FrågeLådan Ett program för kunskapsöverföring byggt kring en elev i särskolan
Sokrates Ett program som hjälper användaren att göra och testa filosofiska definitioner

Dessutom pågår arbete i projekten Tvingande Tankar, SeeIT och Kunskapsbaserade system – speciellt för människor med autism.

I alla dessa projekt har en mängd olika resultat kommit fram – inte minst är själva det kunskapsbaserade systemet ett viktigt resultat i sig. I takt med att vi arbetat med allt fler sådana system, har en insikt börjat växa sig allt starkare hos oss, nämligen att bygga kunskapsbaserade system är ett otroligt effektivt sätt att utveckla sitt eget tänkande. Därför var det nästan självklart att vi efterhand skulle börja fundera över vilka möjligheter den här tekniken erbjuder också när det gäller att skapa nya ingångar till lärandet mer generellt.

 

Vi är alltså på väg från att ha ägnat oss åt att som forskningsprojekt bygga upp olika kunskapsbaserade system, till att ägna oss åt att undersöka samspelet mellan teknik och människa i den lärandesituation uppbyggnaden av ett kunskapsbaserat system innebär.

 

Självklart finns det trots detta en mängd erfarenhet kring expertsystem och lärande att ta vara på från alla de redan genomförda projekten. Den här rapporten utgör ett försök att samla ihop denna erfarenhet och sätta in den i sitt nya sammanhang.

 

Expertsystem på Certec

Certec, Centrum för Rehabiliteringsteknisk Forskning vid Lunds Tekniska Högskola, började under 1993 bygga ett expertsystem, Svarne, som var tänkt att kunna användas av omsorgspersonal som ett beslutshjälpmedel för att analysera orsaker till våld. Projektet finns utförligt dokumenterat i rapporterna Expertsystemet Svarne, beslutsstöd vid våldssituationer [1] och Kunskap på burk [2].

När väl Svarne fanns, och kunde visas upp som ett exempel på hur ett expertsystem kan komma till nytta, dök det efterhand upp nya projektidéer. SRF (Synskadades Riksförbund) tog 1995 kontakt med Certec och visade intresse för att göra ett expertsystem om käppträning av personer med förvärvade synskador. Denna kontakt ledde till ett projekt som har mynnat ut i en prototyp där den största delen av kunskapen rör sig om grundläggande käppteknik och förflyttning. I kontakten med Freja [3],[4],[5] stod det ganska snart klart att ett expertsystem skulle kunna vara ett sätt att uppnå en strukturerad dokumentation av viktiga situationer. Idag finns expertsystemet Fråga Freja del 1, Frågor och Fragment  (det finns även ett program Fråga Freja del 2, Framsteg för Freja). Utifrån frågeställningar kring varför döva barn i genomsnitt presterar sämre på matematikuppgifter än hörande elever [6],[7] kom expertsystemet Matteexperten till (påbörjat 1996 tillsammans med Elsa Foisack, Östervångsskolan i Lund). Agnetha Dyberg-Ek, särskolan i Hörby, kontaktade 1997 Certec med önskemål om ett expertsystem för att hjälpa en elev med autism att flytta från en skola till en annan. Detta ledde till expertsystemsprototypen FrågeLådan. Även inom Certec fanns tankar kring expertsystem, information och kunskap sprungna ur Bodil Jönssons fråga "vad är det för skillnad mellan information och kunskap". Detta ledde hösten 1997 till expertsystemet Sokrates. Under 1998 har två nya projekt påbörjats, SeeIT och Kunskapsbaserade system - speciellt för människor med autism [8].

 

Svarne

Det första expertsystemsprojektet på CERTEC var Svarne. Eftersom Svarne var ett så stort projekt som dessutom ledde till många resultat som senare bekräftats i följande projekt, kommer just Svarne att beskrivas lite utförligare.

Tanken med Svarne var att se om det överhuvudtaget var möjligt att hantera kunskap hos en person som arbetat länge inom omsorgen (Arne Svensk) i ett expertsystem. Det visade sig att det var möjligt, och arbetet med Svarne gav bland annat som resultat en metod för hur man kan gå tillväga för att synliggöra denna sorts kunskap. Kunskapen i Svarne är begränsad till våldssituationer.

En java-version av beslutsstödsdelen i Svarne finns tillgänglig på http://www.certec.lth.se/expertsystem/expertsystem/JavaExpert/demo.html.

 

SVARNE träd

En schematisk bild över beslutsträdet i Svarne. Först delas en händelse in i "självdestruktivitet", "våld mot andra" och "våld mot saker". Under "våld mot andra" delas händelsen in i "personbundet våld", "situationsbundet våld" och "obundet våld". Personbundet innebär att det verkar finnas ett samband mellan en eller flera personer och de inträffade incidenterna, medan situationsbundet våld verkar inträffa i vissa bestämda situationer. Obundet våld är när det är svårt att se några särskilda samband i plats eller tid. Längst ner under varje rubrik finns till sist indelningen "fysiologiska orsaker", "sociala orsaker" och "psykologiska orsaker".

Att bygga Svarne

Det visade sig att expertsystemet i sig självt utgjorde ett utmärkt verktyg för att sätta tankar i rörelse och få fram ny kunskap. Denna nya kunskap kunde sedan läggas in i programmet, och i sin tur generera ny kunskap o s v. Vi arbetade därför utifrån successiva prototyper av Svarne. Vi gjorde också den erfarenheten att det är bra att arbeta med få experter när man utformar den övergripande strukturen, medan det kan vara bättre med en stor grupp när systemet skall fyllas med praktiska råd och erfarenheter. Svarne hade heller inte blivit vad det är idag utan ett nära samarbete med flera olika arbetsplatser.

Den metod vi använde för att bygga Svarne skulle kunna sammanfattas i följande punkter:

Använd expertsystemet som ett verktyg för att få fram kunskap. Se till att ha med framtida användare i arbetet. Utveckla systemet nära den verklighet det skall användas i (helst i densamma om det går). Detta är viktigt inte minst för att få ett användbart system.

Börja arbetet med en expert. Var noga i valet av denna expert. Det är inte bara expertens kunskap som är viktig, utan även hur de blivande användarna av systemet uppfattar honom eller henne. Det är en klar fördel om experten kommer inifrån användargruppen.

När det finns en fungerande första prototyp - visa denna för fler experter. Om de tycker att det som hittills gjorts verkar vettigt är det dags att utöka expertgruppen. Var dock försiktig så att den inte blir för stor, det bör räcka med tre till fyra personer. I detta skede bör arbetet inriktas på den övergripande struktureringen av kunskapen.

När det finns en bra övergripande struktur, ta kontakt med en stor grupp experter och fyll på med exempel, råd och erfarenheter. Detta kan till exempel göras vid ett endagsseminarium där experterna sitter vid var sin dator och alla kör igenom systemet samtidigt och diskuterar.

En viktig person i sammanhanget var den så kallade kunskapsingenjören (i Svarne var detta huvudsakligen Charlotte Magnusson). Det är hon som utformar och lägger in kunskap i systemet. I Svarne visade det sig att just mötet mellan den matematiskt / naturvetenskapligt skolade kunskapsingenjören, och den erfarna personal som deltagit i projektet som experter, varit mycket viktigt för det slutliga resultatet. Ett annat viktigt möte var det mellan teknik och människor. Tekniken, i vårt fall ett expertsystem, tvingar experterna att precisera sig mer än vad de ofta annars gör. Detta leder till att den kunskap man arbetar med blir både mer välformulerad och bättre strukturerad. I och med att experten sedan ser sin kunskap i rörelse i expertsystemet kan man uppnå aha-upplevelser av en sort som det annars är svårt att åstadkomma.

För att citera Arne Svensk:
"Jag ifrågasätter om det finns något annat sätt, som i lika hög grad som expertsystemarbetet skulle kunnat hjälpa mig till insikt i min erfarenhetskunskap. Jag upplever det som om jag klarat av att i ett språng kraftigt skärpa tydligheten i mina tankar."

 

Att använda Svarne

Svarne bygger på en fördelning av arbete mellan dator och användare. Datorn håller reda på den övergripande strukturen och ger ledtrådar och tankestöd, medan användaren bidrar med erfarenhet och fingertoppskänsla. Detta ställer krav inte bara på systemet utan även på användaren. Svarne är inte tänkt att användas direkt i en akut situation. Istället kan systemet vara till nytta innan någonting hänt, för exempelvis information och utbildning, och i efterhand för att hjälpa till med att få struktur på det som hänt.

Det är viktigt att ha bra rutiner för hur ett system som Svarne skall användas. Såhär i efterhand kan vi se att vi borde lagt större vikt vid denna punkt. I projektet hade vi till stor del överlåtit skapandet av rutiner på användarna, vilket gick bra för vissa men inte för andra. Det hade antagligen varit bättre om vi hjälpt till mer med att ge fler konkreta exempel på hur systemet kan användas. Å andra sidan är det ofta svårt att veta detta innan systemet varit ute och använts ett tag. Man kan helt enkelt inte veta förrän man har provat.

Idag har vi trots allt ett antal exempel på bra sätt att använda Svarne:

 

Tankestöd / checklista

Det kanske mest självklara sättet att använda Svarne är som tankestöd/checklista. En person kan, genom att köra Svarne, få en mängd påminnelser, tankeställare och praktiska råd. I en lite vidare bemärkelse kan även själva strukturen i Svarne hjälpa en erfaren användare att bättre organisera sin egen kunskap. Använt på detta sätt kan systemet även motverka det "kognitiva tunnelseende" (att fastna för en möjlig lösning, och glömma att tänka på alternativa eller kompletterande lösningar) som lätt drabbar människor i kritiska situationer. En annan välkänd tendens i vårt tänkande är att vi ofta anser att andra människor handlar som de gör för att deras personlighet är som den är (däremot förklarar vi helst vårt eget handlande utifrån faktorer i omgivningen). Svarne som checklista påminner om en mängd viktiga yttre faktorer och kan på så sätt bidra till att motverka denna tendens.

 

Verktyg för att ta fram kunskap

Detta användningssätt har vi redan beskrivit. Det innebär att använda expertsystemet för att få fram ny kunskap kring problemområdet.

 

Utbildning

Att visa Svarne under en föreläsning samtidigt som man diskuterar kring programmet aktiverar auditoriet på ett sätt som man sällan annars ser. Programmet fungerar då som ett kommunikationshjälpmedel och som ett utmärkt sätt att sätta kunskap i rörelse. En förutsättning för detta är naturligtvis att erfarenhetskunskapen finns hos åhörarna. I de fall vi visar Svarne för andra än omsorgspersonal blir responsen inte alls densamma. Enda undantaget är när vi visar det för grupper med liknande problem, som exempelvis personal inom psykiatrisk vård. Inom parentes sagt visar detta återigen på vikten av kunskap hos användaren - det räcker helt enkelt inte med det som finns i datorn.

 

Introduktion av ny personal

Ofta introduceras ny personal genom att en erfaren person går runt med den nye/nya och berättar om vad som gäller och vad som är viktigt att veta. Detta sätt att introducera kan ha sina brister. Dels är det lätt att viktig information helt enkelt inte kommer med, och dels är det lätt att det blir mycket pratat om relativt oväsentliga ting. Det är också lätt hänt att man vid en sådan introduktion mest uppehåller sig vid problemen och missar det som är bra. Att använda Svarne vid introduktion av ny personal kan vara ett sätt att åstadkomma en bättre introduktion.

 

Tony Persson, som under större delen av Svarne- projektet arbetade på gruppbostaden i Södra Munkarp, började använda Svarne vid sina introduktioner. Introduktionen gick då till på så vis att Tony började med att berätta lite om Svarne och vad det var. Sedan gick han och nykomlingen igenom programmet tillsammans. De gick igenom i princip alla alternativ och pratade kring dessa. Sedan fick den nyanställde själv sitta och prova en del. Flera av de som introducerades på detta sätt sade att detta var ett mycket bättre sätt att bli introducerad på, och dessutom kunde de gå till programmet och kolla lite även om Tony inte var där just då. Det hände även en gång att de gick in och satte sig efter det att det hänt något och den nyanställde var alldeles skärrad. I och med att de i lugn och ro kunde sitta vid datorn lyckades de bena ut vad det var som troligtvis blivit fel.

 

Använd på detta sätt kan man säga att datorn håller reda på dagordningen, medan den djupa erfarenhetskunskapen kommer från en erfaren människas berättelser. Expertsystemet ger också en nyanställd möjlighet att själv aktivt söka kunskap. I datorn finns en innehållsförteckning som gör det möjligt att gå vidare och ställa frågor. Utan dator finns ofta inte något liknande att utgå ifrån, utan all kunskap sitter inne i huvudet på ens kollegor. En nyanställd blir då hänvisad till att vänta på att de som vet beslutar sig för att berätta. Svarne gör också att man inte riskerar att missa viktiga punkter.

 

Dokumentation

I Svarne finns möjlighet att dokumentera viktig information kring olika personer. Denna möjlighet har använts på alla arbetsplatser som deltagit i projektet. Däremot har det brustit en del vad gäller att hålla informationen aktuell, och just det här att kontinuerligt se till att det som står inskrivet också verkligen stämmer är något som det är viktigt att få in i vardagsrutinerna. På gruppbostaden Oscarshem i Lund sammanfattar man varje månad daganteckningarna. Själva daganteckningarna slängs sedan och det är bara sammanfattningen som sparas. En möjlig rutin skulle i ett sådant fall kunna bestå i att man samtidigt skriver in det som är relevant i Svarne. En annan möjlighet är att en i personalen har ansvar för att informationen i Svarne kontrolleras, och om nödvändigt uppdateras, med regelbundna intervall.

 

En observation (också den från Tony Persson) är att det ofta blir bättre om man sitter två tillsammans och skriver in information i Svarne. Dels kan man hjälpas åt med formuleringar, och dels är det faktiskt ett sätt att göra användandet intressantare.

 

Sitter man ensam vid datorn har man relativt snart gått igenom vad som finns, och efter en tid kan det kännas tråkigt att det aldrig händer något nytt. Att sitta två vid datorn gör att det hela tiden kan komma fram nya berättelser och ny information, vilket helt enkelt gör systemet roligare att använda.

Ett problem som vi stött på är att det arbete som Svarne kräver ofta inte ger omedelbar utdelning. Användarna måste själva upptäcka vilken nytta de kan ha av systemet för att bli riktigt motiverade att hålla informationen aktuell. Har de inte gjort det, utan redan på förhand bestämt sig för att det går bättre på annat sätt, blir inte motivationen för att arbeta med att lägga in information särskilt stor. Trots detta har vi på många ställen sett att blotta existensen av Svarne påverkar rutiner och arbetssätt. Detta gäller inte bara tankarna kring våld utan också vikten av dokumentation. Rent muntlig introduktion har exempelvis efter Svarne kompletterats med en skriven checklista. Själva checklistan i Svarne innehåller 110 punkter, men dessa punkter är av ganska generell karaktär. Det finns möjlighet att i Svarne själv lägga in egna regler till en egen checklista, men detta har visat sig svårt. Svårigheten har oftast inte legat i användningen av programmet, utan istället har det varit att verkligen strukturera det man har velat säga på egen hand som varit den stora stötestenen.

Ett argument som vi ibland hör mot Svarne och datorer är att tiden inte skulle räcka till. I själva verket är just tidsbrist ett av de starkare argumenten för att samla mycket information och kunskap i program som exempelvis Svarne. Väl skött kan detta i längden leda till att den tid det tar att hitta information eller att överföra kunskap minskar.

 

Sammanfattning av Svarne

Svarne visar att det är möjligt att använda sig av expertsystem för att överföra också sådan kunskap som finns inom omsorgen. Expertsystemet Svarne har framför allt visat sig vara ett verksamt pedagogiskt hjälpmedel som är bra på att sätta tankar i rörelse och få människor att delvis tänka i nya banor. Svarne har även lyft fram behovet av dokumentation, och lett till utvecklingen av flera andra projekt.

Svarne har hittills mottagits mycket positivt, ja nästan översvallande, av alla arbetsgrupper vi mött. Det finns säkert flera anledningar till detta, men några punkter av vikt kan vara de följande:

vi har först presenterat Svarne och tankarna bakom Svarne för hela arbetsgruppen

vi fokuserar inte på tekniken, utan på vad man skall ha den till

vi koncentrerar oss på ett avgränsat område

vi har med oss Arne Svensk, som själv arbetat länge inom omsorgen - projektet kommer inifrån de egna leden

vi tar upp och tar på allvar ett svårt problemområde - "äntligen är det någon som lyssnar på oss", som några av deltagarna uttryckte det

Ett av de kanske viktigaste resultaten av Svarne så här långt är att de som deltagit säger sig ha börjat tänka på nya orsaker till våld tack vare projektet. Framför allt gäller detta fysisk smärta som anledning till våld. Att detta är något som ofta inte uppmärksammas tillräckligt visas till exempel av det faktum att det är omkring 10% av befolkningen i stort som har diagnosticerad migrän. Under hela projektet har vi inte träffat någon som arbetar inom omsorgen som ens har hört talas om att en utvecklingsstörd person skulle ha fått motsvarande diagnos. Dessutom har vi mött exempel på hur det tagit lång tid innan tandvärk, öroninflammationer, urinvägsinfektioner och till och med öppna sår blivit upptäckta.

Samtidigt har vi fått känna på hur viktig den sociala miljön är vid utveckling och introduktion av ny teknik. Vi har haft problem på grund av bristande datorvana hos användarna, men vi har även haft  problem som vi tror beror på att Svarne kräver förändrade rutiner (och kanske t.o.m förändrad organisation). Dessa och andra miljöfaktorer kan vara en förklaring till varför det är just som pedagogiskt hjälpmedel som Svarne fungerat bäst. Det är helt enkelt lättare att påverka enskilda personer än att förändra en organisation (men vi hoppas naturligtvis att de personer som blivit påverkade på lång sikt också skall hjälpa till att utveckla organisationen).

 

SRF-expert

En av spin-off-effekterna efter Svarne-programmet bestod i att SRF (Synskadades Riksförbund) tog kontakt och visade intresse för att göra ett expertsystem om käppträning av personer med förvärvade synskador. Projektet har mynnat ut

i en prototyp där den största delen av kunskapen rör sig om grundläggande käppteknik och förflyttning. Prototypen har avrapporterats till Socialstyrelsen.

I SRF-Expert finns möjlighet att lägga in information om diagnos, synskärpa, synfält, bländningskänslighet, mörkerseende etc. Expertsystemet visar också alltid följande text: "Det finns en myt om den blinde som superblind eller blindproffs och liknande. Myten går ut på att det endast är vissa, särskilt begåvade blinda som kan träna upp stor skicklighet att klara sig i förflyttnings-situationer. Denna myt är falsk men mycket omhuldad, både bland synskadade och seende. Alla som är gravt synskadade och inte har andra funktionshinder har möjlighet att genom tilltro till sin förmåga och eget arbete nå mycket långt i förmågan att med hjälp av teknikkäpp röra sig fritt i samhället. Att underblåsa myten är att försämra synskadades möjligheter till rehabilitering!"

SRF-Expert leder användaren genom ett antal frågor som är avsedda att fungera både som påminnelser och som tankestöd.

 

SRF_expert.jpg (12892 bytes)

En skärmbild ur SRF-expert. Precis som Svarne ställer SRF-expert sina frågor på formen "är det sant att". Frågetexten just här är:"Är det sant att Per håller teknikkäppen enligt standardmönstret (i starkaste armen med pekfingret vilande längs teknikkäppen)?"

Beroende på vad användaren svarar ges olika råd och tips. Dessa sparas och kan senare skrivas ut.

Expertsystemet innehåller i sin nuvarande form 60 olika regler och c:a 40 frågor och förslag på åtgärder (träningsmoment och förklaringar). Under augusti månad 1997 testades programmet på ett par olika syncentraler i Stockholmsområdet. Den intresserade hänvisas till SRF, Gunnar Sandström eller Bertil Sköld.

 

Fråga Freja

FF1.jpg (59269 bytes)

Skärmbild från Fråga Freja del 1.

Fråga Freja är en del i arbetet med att göra Freja själv mer synlig, både så som hon ser sig själv och så som omvärlden ser på henne. Målet är att hon skall få ta steget från att ha framställts som en mänsklig gåta till att bli en människa vars reaktioner och önskningar är högst begripliga och hanterbara, speciellt om man också tar hänsyn till Frejas historia.

Utgångspunkt i arbetet med Fråga Freja är frågorna

Vad är det som har hänt?

Vad vill Freja skall hända?

Vad vill jag/vi i omgivningen att det skall hända med Freja?

 

Certecs grundläggande inställning till försök att förstå en människa med avvikande tanke- och handlingsmönster är att man i första hand bör försöka fråga henne själv. Går inte detta, får man försöka sammanföra olika omvärldsrepresentanter för ökad förståelse. Därefter är det återigen signaler från den berörda människan själv, i detta fallet Freja, som är de mest trovärdiga.

 

I Fråga Freja del 1, Frågor och Fragment har vi lyckats synliggöra en del av ett know-how, ett know-why, ett know-what och ett know-when som Freja och i detta fallet framför allt hennes personal är överens om. I programmet ingår också möjligheter att enkelt och strukturerat dokumentera uppkomna händelser.

 

Det är inte självklart vilken form ett bra "Fråga Freja"- system bör ha. Man kan tänka sig

en exempelbaserad uppläggning.

en regelbaserad.

ett spel med situationer som målas upp, och att frågorna kan handla såväl om orsaker som om rätt åtgärder. Freja själv kommer givetvis att vara den som får de högsta poängen i detta spel.

ett kritiserande system där användaren får bestämma hur hon skulle handla i en viss situation. Systemet ger återkoppling genom att kommentera och kritisera de åtgärder som användaren föreslagit och ge alternativ till de samma.

Tyvärr har Frejas situation återigen förändrats, vilket har lett till att arbetet med Fråga Freja ligger nere.

 

MatteExperten

MatteExp_intro.jpg (59366 bytes)

Skärmbild från MatteExperten.

Undersökningar [6],[7] visar att döva barn i genomsnitt presterar sämre på matematiska uppgifter än vad hörande barn gör. Trots att matematik i princip inte ställer krav på en fungerande hörsel är det alltså någonting som stör matematikinlärningen  hos just döva barn. Det händer att elever också ganska högt upp i årskurserna saknar relativt grundläggande begrepp som exempelvis förståelse för decimaltal. Troligtvis finns det flera samverkande orsaker till detta, men riktigt var problemen ligger är ännu inte utrett. En viktig faktor är troligen att läromedel för döva nästan uteslutande finns tillgängliga på svenska, vilket är döva barns andraspråk.

MatteExp_video.jpg (13014 bytes)

En bild från en videosekvens i MatteExperten. Bakom varje uppgift på teckenspråk ligger mycket arbete. Innehåll och formulering måste noga utformas och finslipas.

Vi tog därför tillsammans med Östervångsskolan i Lund, och där framför allt läraren och forskarstuderanden Elsa Foisack, fram en expertsystemsprototyp (där vi valde att begränsa oss till procenträkning) som med hjälp av bilder, videoklipp och text kan formulera om matematiska frågor på ett flertal olika sätt. Utifrån användarens svar kan expertsystemet sedan hjälpa till med analysen av användarens kunskapsprofil inom det aktuella området.

MatteExp_fråga.jpg (55008 bytes)

En fråga i MatteExperten. Varje fråga kan bestå av text, bild och video. Svar kan antingen skrivas in i en textruta, eller markeras genom att man klickar med musen på rätt alternativ.

Programmet är tänkt som ett hjälpmedel för eleven att se sin egen kunskapsprofil i matematik: att få veta vad hon kan och vad hon behöver lära sig (och komma ifrån "jag fattar ingenting").

Exempel 1: Jag förstår inte procent, men jag förstår hälften och fjärdedelar.

Exempel 2: Jag förstår inte 20%, men jag förstår 50%

Exempel 3: Jag förstår procent bra om uppgifterna presenteras på teckenspråk och inte i text.

Eftersom det är viktigt att ett program som detta går att utvidga ingår det även enkel editor, Hotspot, knuten till expertsystemet i projektet. Editor och program finns idag i fungerande prototyper. Det finns även ett enkelt träningsprogram, MatteUtmanaren, som använder samma sorts frågor som Matteexperten.

 

FrågeLådan

Detta projekt utgick från en pojke, som vi kan kalla Peter, med diagnos Autism och utvecklingstörning. Peter är placerad i fosterhem. Vid skolstarten beskrevs Peter som en person med många svårigheter som exempelvis matvägran, oroliga nätter, fixering till ljud och maskiner samt ett stort beroende av att ha en vuxen nära.

Peter hade vid projektstarten gått sex år i Särskolan. Han har tillhört en liten klass med fyra elever där alla har haft samma behov av struktur. Med hjälp av tydlighet, struktur och visuella scheman har Peter kunnat ges en trygghet, allt  i nära samarbete med hans familj. Han kan numera arbeta med flera av sina intresseområden helt eller delvis självständigt delar av dagen. Hans starka förmågor är husliga arbeten, att vara ute i skog och natur och han har en otrolig uthållighet. Han gillar att skapa med färg och i musik. Peter har ett självdestruktivt beteende som genom åren blivit tydligare. Det är bl.a ett maktmedel för honom när han känner osäkerhet och inte får all den visuella struktur som han behöver.

Det som särskilt aktualiserade behovet av dokumentation kring Peter var att han skulle byta särskola. Förutom att Peter då skulle hamna i en ny miljö, kom även personalen att vara ny för honom - liksom han är för dem. Denna situation ställer stora krav på överföring av både information och kunskap kring Peter. Det fanns tillgång till både videodokumentation och skriven dokumentation, men under våren 1997 började det bli tydligt att detta inte riktigt räckte när det gällde Peters självdestruktivitet.

Med detta som utgångspunkt kom en första prototyp av programmet FrågeLådan fram.

FrågeLådan.jpg (19827 bytes)

En skärmbild ur FrågeLådan. På de tre knapparna står det Välj ut, Zooma in och Avbryt. Kaffekokaren ersätter en bild på Peters hem.

Tanken var att det skulle gå att förmedla kunskap om Peter och om de praktiska lösningar som genom åren kommit fram. FrågeLådan var tänkt att fungera genom att man tillsamman med Peter skulle kunna sitta ner vid datorn för att söka lösningen på en uppkommen destruktiv situation. För att detta skulle vara möjligt är programmet uppbyggt dels kring bilder som Peter kan ta ställning till, och dels kring text som kan hjälpa personer kring Peter till en ökad förståelse och till att hitta lösningar ut ur svåra situationer. En vision var att Peter själv, med hjälp av detta system, skulle kunna leda olika personer runt honom till lösningar av uppkomna problem eller ge dessa personen de koder, frågeställningar som kan behövas för att komma vidare.

Tyvärr har olika praktiska (organisatoriska) problem gjort att vi inte kunde fortsätta att följa Peter. Däremot finns det nu en annan elev inom särskolan, som skulle kunna vara hjälpt av ett liknande system.

 

Sokrates

Sokrates är ett program som är tänkt att fungera som hjälp när man behöver göra definitioner. Det hjälper till med att ta fram betydelseelement, nödvändiga och tillräckliga villkor, och allt annat som behövs för att göra en bra och hållbar definition. I programmet finns även en mängd tester som hjälper till att hitta brister i ens tankegångar. Sokrates är utvecklat tillsammans med Jan Eric Larsson, institutionen för informationsteknologi, Lunds tekniska högskola och Bertil Rolf, teoretisk filosofi, Lunds Universitet.

 

Tvingande Tankar

Tillsammans med Jan Eric Larsson, institutionen för informationsteknologi, Lunds tekniska högskola, och Jan Erik Nawrin, psykiater från Kristianstad läns landsting finns ett påbörjat arbete kring tvångstankar. Det program som finns idag ställer en mängd frågor, och sparar de svar man ger. Därmed kan man både ringa in problemområden och följa hur patienten utvecklas.

Projektet började som ett expertsystem. Tanke var att man utifrån vilka svar en människa ger skulle kunna ge råd om hur behandling etc. skulle utformas för att bäst passa just denna person. På ett tidigt stadium insåg vi dock att vi måste börja med att undersöka vilka frågor som är relevanta och hur olika personer svarar på dessa. Tanken på ett expertsystem har vi inte släppt, men projektet befinner sig just nu i en undersökningsfas.

 

Nya projekt

Dessutom har två projekt med anknytning till området kunskapsbaserade system och lärande just påbörjats. Det ena är SeeIT som utförs i samarbete med Jörgen Gustafsson från Syncentralen vid Länssjukhuset Ryhov i Jönköping. Det andra är "Kunskapsbaserade system - speciellt för människor med autism" som utförs tillsammans med Agneta Dyberg-Ek, lärare vid särskolan i Hörby, Abdulkadar Faarax, Simon Nyman, Stefan Nyman och Gertrud Grahn-Nyman [8].

 

Vad vi har lärt oss

Redan under Svarne-epoken upptäckte vi vilket effektivt verktyg ett expertsystem kan vara för att aktivera, synliggöra, samla in och strukturera kunskap. Expertsystemet blir ett verktyg för sin egen tillkomst. Enda gången detta inte märks så tydligt är när den första experten redan har strukturen så klar för sig att vidare förfining inte är meningsfull. Detta är dock ganska ovanligt. Det vanliga är istället att man från början tror att man vet väldigt bra hur allt hänger ihop, för att efterhand upptäcka mängder med luckor, ologiskheter och rena fel. Allt sådant synliggörs nämligen vid expertsystemsarbete. I och med att bristerna blir synliga, blir det också möjligt att ta itu med dem.

En annan sida av samma mynt är att ett expertsystem kan utgöra ett kraftfullt pedagogiskt hjälpmedel. Och att ett expertsystem också innebär en överskådlig dokumentation. Det här med synlighet gör det viktigt att tänka på hur systemet visualiserar kunskapen. Det räcker ofta inte med att det visar resultatet av en kunskapsstruktur genom att svara på frågor och dra slutsatser, utan någon sorts övergripande översikt är önskvärd.

Vi har också lärt oss mycket om hur vikiga olika samspel är. Samspelet mellan människor med olika bakgrunder (kunskapsingenjör – expert till exempel), och samspelet mellan människan och tekniken. Inte minst viktigt är samspelet mellan flera människor och tekniken.

Men det är svårt att bygga kunskapsstrukturer. Det kräver motivation och arbete, vilket ställer stora krav inte bara på systemet utan också på användaren. Självklart måste systemet hjälpa till så bra som möjligt, men samtidigt beror det till syvende och sist på den kunskap som matats in hur bra systemet blir. Som i så många andra fall gäller SISU: Skräp in, Skräp ut. Det är bara det att i arbetet med expertsystem blir detta extra tydligt.

Skall expertsystemet fungera i ett längre perspektiv måste det lätt gå att utvidga och ändra. Och det skall vara byggt på användarens egna ord och bilder.

Det är ganska svårt att peka ut exakt vilket projekt som genererade vilken insikt. Det var exempelvis flera element som vi lyckades få rätt från början i Svarne, vilket ledde till att vi inte fick upp ögonen för deras betydelse förrän i senare projekt där just dessa element saknades. Ett sådant exempel är vikten av övergripande översikt. Svarne visar en schematisk bild av sitt beslutsträd, vilket flera efterföljande program inte gjorde.

Våra lärdomar sammanfattas i punktform under nästa rubrik.

 

22 viktiga punkter

Expertsystemet självt kan utgöra ett verktyg för att få fram och få struktur på den kunskap det skall bygga på.

Expertsystemet kan göra att kunskap blir synlig och det kan sätta kunskap i rörelse.

Expertsystemsarbete kan göra att man når längre i sina tankar.

Ett expertsystem kan utgöra ett pedagogiskt verktyg.

Ett expertsystem kan utgöra en form av dokumentation.

Den som kör ett expertsystem får följa med i en tankegång.

Ett expertsystem kan fungera som minnesstöd/tankestöd.

Mötet mellan människa och teknik kan vara mycket fruktbart, och det är då snarast en fördel att tekniken är "kantig".

Systemet bör bygga på en fördelning av arbete mellan människa och maskin. Var och en skall göra det den är bäst på.

Mötet med kunskapsingenjören är viktigt och givande.

Utveckling av expertsystem ställer stora krav på deltagande experter.

Utveckling av expertsystem ställer stora krav på deltagande experters arbetsmiljö. Det måste finnas ordentligt utrymme för deltagande i utvecklingsarbetet.

Det är svårt för en vanlig användare att själv bygga en kunskapsstruktur.

Man kan inte veta om det går att göra ett expertsystem förrän man provat.

Man kan inte förutsäga kvalitén på det färdiga expertsystemet utifrån den första prototypen. En torftig första prototyp kan så småningom mynna ut i ett fylligt och bra färdigt expertsystem. Och en ganska fyllig första ansats kan mer eller mindre stanna just där, och inte nå särskilt mycket längre.

Det färdiga expertsystemet blir inte bättre än den kunskap som det bygger på.

Det kan vara bättre att sitta två vid datorn än att sitta ensam.

Det är viktigt att arbeta nära blivande användare.

Visuell (eller annan) översikt är önskvärd.

Systemet bör vara flexibelt och det skall gå lätt att ändra.

Användarens egna bilder skall kunna användas i systemet.

Man måste arbeta med ett begränsat problemområde vid uppbyggnad av expertsystem. Detta är ett självklart och välkänt krav som gäller alla sorters expertsystem, inte bara de som beskrivits ovan.

 

En vandringsstav?

I i stort sett alla dessa projekt har både vi och de experter som varit inblandade märkt hur utvecklande arbetet med ett expertsystem kan vara för ens eget tänkande. Detta ledde efterhand till tanken att det skulle vara intressant att särskilt studera samspelet mellan människan och expertsystemstekniken ur ett lärandeperspektiv. Vi ville alltså studera om och hur uppbyggandet av ett expertsystem kunde utgöra en ny ingång till lärande och kommunikation. Inte bara för specialutbildade programmerare, utan för alla, och kanske speciellt för människor med autism.

För att detta skall bli möjligt måste det finnas tillgång till ett program i vilket man enkelt kan gå in och skapa eller redigera den kunskapsstruktur som skall ligga till grund för ett kunskapsbaserat system. Program där man redigerar och ändrar i ett material kallas ofta i datorkretsar för en editor, och kunskapsbaserade system kallas ofta för expertsystem, varför jag i det följande kommer att använda ordet expertsystemseditor för ett sådant program.

En expertsystemseditor skall alltså ge möjlighet att skapa och manipulera symboler, samtidigt som den ger möjlighet att redigera samband mellan symboler och regler för hur symboler manipuleras. Och den skall kunna visa oss kunskapens resultat genom det kunskapsbaserade system som en viss symbol- och regelstruktur motsvarar. På detta sätt kan ett speciellt samspel skapas:

Det yttre systemets, expertsystemseditorns, olika delar verkar samtidigt – detta triggar det inre i människan att verka samtidigt. Och vice versa.

Det yttre kan enkelt variera – detta triggar det inre att variera. Och vice versa.

Det yttre kan påverka den inre uppmärksamheten – och en påkommen inre uppmärksamhet kan kanaliseras till det yttre systemet.

Det yttre och det inre följs alltså åt på ett tidigare aldrig undersökt sätt.

En alternativ beteckning på expertsystemseditorn skulle kunna vara vandringsstav. Du kan med den göra något ständigt föränderligt som följer med dig. Man arbetar med och mot varandra, och båda parter kan "samtidighet", "variation" och "uppmärksamhet".

 

Problematiska punkter

Trots att både våra 22 punkter och tanken om expertsystemseditorn sprungit ur samma källa, finns det ett par av punkterna som vid första åsyn verkar stå i konflikt med tanken på en expertsystemseditor. Detta gäller framförallt punkterna 10 "Mötet med kunskapsingenjören är viktigt och givande" och 13 "Det är svårt för en vanlig användare att själv bygga en kunskapsstruktur". Den synbara konflikten löses om man vidgar sitt sammanhang från att bara tänka sig en användare till att tänka sig flera.

Några andra punkter som kan vara besvärliga, åtminstone för den som inte tänkt sig en ny ingång till lärandet, utan en genväg, är nummer 11, 12 och 16. Arbetet med expertsystemseditorn ger inte någon "gratiskunskap". Men det kan, kanske just därför, vara mycket, mycket givande.

 

Expertsystemseditorn

Det finns program för utvecklande av kunskapsbaserade system på marknaden. Men för att få full kontroll över dess utseende valde vi att utveckla vårt eget program.

Idag finns en första prototyp av vår expertsystemseditor. I denna kan man lägga in sekvenser, man kan bygga hierarkier och man kan bygga upp nät av betydelseelement. Man kan spara, och man kan testa sitt arbete genom att köra det kunskapsbaserade system som en struktur motsvarar. För att skapa översikt kan man för närvarande välja på att zooma och att använda rullningslister (scrolla). Det går även att kopiera/klistra in element, samt att skriva ut.

ExpertEdit.jpg (23777 bytes)

De tre sätt att bygga upp strukturer som idag finns i vår expertsystemseditor. Notera att i nätstrukturen (till höger) finns det möjlighet att lägga in element utan att förbinda dem med varandra. Man kan alltså börja med att lägga in de element man tror skall vara med för att senare laborera med olika möjligheter att förbinda dessa.

Preliminära användartest pågår, och kommer säkert att leda till förändringar. Samtidigt har dessa användartest visat att redan denna tidiga version är användbar i många avseenden, och gett oss en tydlig indikation på att vi befinner oss på rätt väg.

 

Referenser

[1] Expertsystemet Svarne, beslutsstöd vid våldssituationer, Charlotte Magnusson, Arne Svensk, CERTEC 4:93

[2] Kunskap på burk - SVARNE, slutrapport, Charlotte Magnusson, Arne Svensk, CERTEC 3:97,
http://www.certec.lth.se/dok/kunskappå/

[3] Fria Freja - Del 1. Före datoriseringen, Eve Mandre, Bodil Jönsson, Certec-2:96,
http://www.certec.lth.se/dok/friafreja1/

[4] Fria Freja - Del 2, Eve Mandre, Bodil Jönsson, Certec-5:96,
http://www.certec.lth.se/dok/friafreja2/

[5] Fria Freja - Del 3, Eve Mandre, Certec-1:97,
http://www.certec.lth.se/dok/friafreja3/

[6] Döva barns utveckling i ett tidsperspektiv. Kunskapsnivå och sociala processer,K.Heiling, Stockholm: Almqvist & Wiksell International, 1993.

[7] Fysiskt handikappade elever i grundskola, specialskola och gymnasieskola - en probleminventering som underlag för ett utvärderingsprogram, M. Myrberg, Stockholm: Skolverket, 1993.

[8] Multimodal knowledge based systems – especially for persons with autism, Charlotte Magnusson, The second Swedish Symposium on Multimodal Communication, Lund, 1998,
http://www.certec.lth.se/doc/multimodalknowledge/

 

Appendix 1:

Kunskapsbaserat system?

Kunskap är ett problematiskt begrepp. Vad är det egentligen? Eftersom denna rapport inte är avsett som ett inlägg i debatten om kunskapens verkliga natur, använder jag mig av ett mycket brett kunskapsbegrepp. Kunskap är i princip något som låter en aktör prestera en handling eller en tanke. Det skall dock finnas kvalitetskrav som måste vara uppfyllda för att jag skall kalla detta något för kunskap. Den handling som blir kunskapens resultat skall exempelvis vara väl utförd eller ett uttalande den resulterar i skall vara sant. Dessutom får kvalitén på prestationen inte vara ett resultat av en lycklig slump. Om jag bara råkar gissa rätt på vad 2+2 är har jag inte kunskap, bara tur.

 

Den aktör som besitter kunskapen kan vara en människa, men behöver inte vara det. Det kan också vara en grupp människor, en människa och en maskin, etc. Men denna definition kan kunskap så att säga finnas både i huvuden och i världen.

 

Ett kunskapsbaserat system är självklart ett system eller program som är baserat på kunskap. Problemet är bara att med en så vid kunskapsdefinition som jag använder, så finns det knappast några program som inte är kunskapsbaserade. Det blir istället fråga om infallsvinkel. När det gäller ett kunskapsbaserat system, ett expertsystem, fokuserar man på kunskapen i sig. Det är inte säkert att kunskapen sedan blir ett expertsystem, den kan kanske beskrivas i en bok istället. Ofta finns det dock en poäng i att just representera kunskapen i ett expertsystem, eftersom det (till skillnad från en bok) faktiskt själv just kan prestera något.

 

Det som är viktigt vid byggandet av kunskapsbaserade system är att det finns olika roller som måste besättas. Den första är expertens och den andra är kunskapsingenjörens. Experten är helt enkelt en person som har tillräckligt god kunskap om ett visst problemområde för att det skall vara möjligt (önskvärt) att bygga ett kunskapsbaserat system, ett expertsystem, på denna kunskap. Kunskapsingenjören är den som bearbetar, strukturerar och formaliserar kunskapen så att den får en form som går att representera i en dator. Eventuellt finns det en tredje roll inblandad och det är den som faktiskt ser till att den bearbetade kunskapen hamnar i datorn.

På ett sätt kan man säga att expertsystemet självt har en roll i processen. I så fall finns det faktiskt totalt fyra roller att besätta. De tre mänskliga kan sammanfalla i en och samma person, men expertsystemet är ett datorprogram, och befinner sig därför av nödvändighet i en dator. En definition av ett kunskapsbaserat system skulle faktiskt kunna vara just att alla dessa roller funnits med i den process som lett till skapandet av det kunskapsbaserade systemet (expertsystemet).