автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Аппликативная вычислительная система с интенсиональными отношениями

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (Технический университет)

; : ОД " ' "

] ■} : ¡.'.П На правах рукописи

ГОЛЬЦЕВА Людмила Владимировна

АППЛИКАТИВНАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА С ИНТЕНСИОНАЛЬНЫМИ ОТНОШЕНИЯМИ

05.13.11 - Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов, систем и сетей

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Л"01"

Москва, 1895 г.

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физическом институте (техническом университете).

Научный руководитель: ' доктор технических наук, профессор

Вольфецгаген В.Э.

Официальные оппоненты:

кандидат технических наук Плесневич Г.С. доктор технических наук, профессор Ветошкин В.М.

Ведущая организация - Институт проблем управления Российской Академии наук

Защита1 диссертации состоится __. на

заседании специализированного Совета Д053.03.04 в Московском инженерно-физическом институте по адресу: X15409, Москва, Каширское ш.31.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского

инженерно-физического института.

Автореферат разослан 'ОС' у/у^Сг У* 1995г.

Просим принять участие в работе Совета или прислать отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью организации.

Ученый секретарь специализированного совета

В.Э.Вольфенгаген

Общая характеристика работы

Актуальности работы.

При внедрения компьютерных систем нового поколения наметилась тенденция к развитию методов описания зависимостей способов решения задач от различных интерпретаций данных в конкретных предметных областях (ПО), а такясе; методов согласования интерпретаций при использовании различных способов решения задач. Например, в области , обучения необходимо отображать знания многих обучаемых так, чтобы обеспечить поиск пробелов в знаниях и постановку перед обучаемыми задач, ^направленных на ликвидацию этих пробелов,- Иными словами, требуется • / выбор или синтез задачи в зависимости от состояния аканий обучаемого.

Эта задача трудно решается классическими объектными методами, так как V описания совокупности задач и состояния знаний ученике обычно , разнесены друг От друга, и это приводит к неоправданному усложнению : взаимодействия соответствующих объектов. Точио так же при ведении . документации - в ..различных областях производства (например, в ; ' строительстве) существенно различие возможностей и сфер интересов административного персонала, экономического персонала и технического Персонала. ;"'/,; -.'■.■;.;"' ^ л ''; " :."■'.'..'■''.'•■.'

Трудности при решении подобных задач традиционными средствами вызваны тем, что в« одно из. них не обеспечивает последовательного проведения интенсиональной точки зрения на процесс вычислений. Под интснсиоиалыюстью . понимается рассмотрение образов объектов и отношений ПО как семейств функций, зависящих от точки соотнесения. V Возможность изменения''аспектов рассмотрения ПО исследовалась ранее теоретически при построении логик возможных миров (Крипке, Скотт и др.). Попытки создания инструментальпых и прикладных систем или . отдельных механизмов, поддерживающих концепцию интенсиональное™, предпринималась при построении - реляционных баз данных (механизмы ' "видов" и "срезов") в трудах Броди, Небеля и др., в предложениях проекта ESPRIT по построению; систем функционального программирования, за последние & лет при создании систем: BACK, Term Log, разработке ряда систем в рамках проекта ESPRIT, однако эти исследования все еще далеки • отевоего завершения.

: ' В диссертационной работа рассматриваются вопросы, связанные с разработкой инструментальных и прикладных, систем, обеспечивающих интерпретацию данных * зависимости от большого числа точек зрения различных пользователей на данные я решение задач с учетом их

взаимосвязи (интенсиональных систем). Состояние исследований в этой области свидетельствует об актуальности тематики. » ; л

Методы исследования, > Основу исследований, выполненных в диссертационной работ«, составляетширокое использование идей И методе» апплнкативиых вычислительных систем С; (ламбда-исчяслеиия, . комбинаторной логики) и ееклассических логик для построения систем, которые учитывают "течение времени", обеспечивают субъективизацию знания, оперируют "возможными индивидами"и т.п. При внилккаткгпом стиле вычислений -символ функции и символ аргумента рассматриваются как отдельные объекты, причем первый ца них применяется I ("апплицируется") ко второму. При атом подходе удается соединить г средства реляционных систем и функционального программирования.

Цель работы, В настоящей -. работе исследуются модели организации дашшх и методы описания решения задач, ориентированные на отображение большого числа взаимосвязанных 'интерпретаций данных и > поддержку согласованных способов их' обработки. В связи с этим исследованием в работе построена апшшкативная вычислительная модель (ВМ), поддерживающая , ; разработку 1 и . • использование, прикладных ; интенсиональных систем. ВМ считается иодадизироваппой, поскольку она использует технику о л ре деления объектов, абстрагирующих совокупности значения функций в нескольких точках соотнесения. _ Основная проблематика работы состоит в следующем: 1) выполняется анализ особенностей задач, решаемых с помощью интенсиональных систем; 2) • , производится анализ требований, , предъявляемых к системе в условиях наличия различных интерпретаций данных; S) осуществляется выбор и обоснование формализма представления аспектов рассмотрения данных иих взаимосвязей с интенсиональными отношениями; 4) разрабатываются аппднкптивные языковые средства ВМ и способы вычисления модализированяых оценок выраж«нийязык*;б) реализуются средства равномерного доопределения стратегий вычисления при изменении ) - интерпретации * дяшшх;,■ 6) исследую«:* пришиты построения аталикатвввых механизмов в итевсиокапьиых систем на основе методов компиляция иредукциисуп«ркомбвнаторов;7) разрабатывается архитектура интенсиональной системы для реализации ВМ; 8} реализован ; инструментальный комплекс, поддерживающий функционирование ВМ на базе интеграции реляционной системы в Системы комбинаторной редукции; 9) реализован к внедрен логяко^яааликативныЗ инструментальный комплекс и прикладные системы, аьшапгекшде на его основе.

Научная новизну В диссертациопной работе получены следующие новые результаты, которые выносятся на защиту:

• концепция интенсиональной системы как системы описания взаимодействующих точек зрения на данные на основе понятия яятевсиональиых отношений; ^ г -

- вычислительная модель обработки данных, соединяющую описание интерпретаций данных Средствам» модальной логики и аппликатнвную системуописания вычислений:

- комплекс инструментальных средств поддержки создания интенсиональных систем па основе компиляции и редукции суперкомбинаторов;

- механизмы автоматизированной генерации точек соотнесения в ходе решения в зависимости от характера установленных на них интенсиональных о«»>тввий}:.'-^'' •.•'"-.'■'..

-методы равномерного доопреДеления стратегий субъекта в зависимости от динамического изменения его модели в ходе решения задали; /Г.-;';

- установление и применение интенсиональных отношений, а также способы вычисления на основе таких отношений.

Практическая значимость полученных ¿ работе результатов -заключается в вяадующэш;';.;;^;-^.

- предложены и реализованы средства построения модели субъекта с учетом возможности его внутренней структуризации и построения различных концепт^алышх иерархий субъектов; ■

- > :' - на основе разработанных апплнкативпых и интеисионально-Логических средств построена вычислительная модель, поддерживающая описание А манипулирование соотнесениями субъектов и стратегий решения ими прикладных задач:

- определены базовые свойства интенсиональных отношений между субъектами интепсиовальаой системы и реализованы методы их поддержки;

' ' - предложены и поддерживаются методы генерации точек соотнесения, определяемые установленными в рамках общей вычислительной модели , интенсиональными отябшевиямя;

- разработаны и реализованы средства описания и манипулирования объектами, а также способы вычисления их модализированных оценок на _ основе интенсиональной модели реду!(ци& объектов;

-обеспечены средства равномерного доопределевия устанавливаемых соотнесений в зависимости от интенсиональных отношепий на структурированных субъектах; •

- предложен, исследован и реализовав комплекс поддержки разработки прикладных интенсиональных систем аппликативиыми методами, включая

• методы компиляции и интерпретации редукции суперкомбинаторов;

-основной инструментальный комплекс внедрен для изучения интенсионально-логических и аппликативнУх методой поддержки модели данных, ориентированных на реализацию взаимосвязанных стратегий решения задач в условиях изменяющихся интерпретаций данных;

- внедрены прикладные программные комплексы,' представляющие собой варианты прикладных интенсиональных систем или их компонентов и реализованные средствами основного инструментария. • • ,

Апробация работы. Основные результаты. диссертации представлены автором в виде моделей, методов, инструментальных средств к прикладных систем и выполнены в ходе работ по хоздоговорной тематике, госбюджетных НИР и договорах о научно-техническом сотрудничестве. Полученные результаты изложены в 2 отчетах о НИР и 18 опубликованных работах.

Основные положения работы докладывались и обсуждались на!

- V семинаре "Интеллектуальные Ланки данных", Цахкадзор,1087;

- семинаре "Представление . знаний V в системах искусственного

' интеллекта", Киев, 1987; '.;• ' ■ ..' ■•

- всесоюзном (научно-техническом) семинаре "Экспертные системы в научных исследованиях, автоматизации проектирования н производстве", Саратов, 1988; , ' ■;•,•;-'•\\...* ..".■: .

• XXXI. ХХХП научно-технических конференциях МИФИ, Москва, 1985, 1987;' . - '".Ч : ,,

- постоянно действующем семинар« "Искусственный интеллект" при секции "Прикладная кибернетика" при МДНТП, Москва;

- Московской конференции "Студенческая научная осень » 94", Москва, МИФИ 1-3 декабря 1994 г. "

- ХХИ Международной . Конференции. САПР-95 "Новые информационные технологии в науке, образовании, медицине. к 'бизнесе". Республика Крым, Ялта-Гурауф, 4-13 мая 1995 г, - /

Диссертация состоит из введения, 4-х разделов. заключеяия, «писка литературы, двух приложений. Основной текст содержит 193 страницы, 39 рисунков, 27 таблиц. Список литературы состоит из 152 наименований. :

. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В процессе практической разработки и применения информационных систем выявлен класс приложений, характеризующийся большим количеством и разнообразием пользователей, существенно различающихся квалификацией и требованиями к системе. Традиционные средства . койцептуального моделирования не 'были ориентированы на рассмотрение ПО, требующих учета меняющихся требований различных пользователей.-В работе предлагается понятие интенсиональной системы как информационной системы для решения задач, ориентированных на создание модели пользователя и ее включение в модель ПО в качестве наиболее существенной частя.

Базой интенсионального* подхода к рассмотрению ПО является анализ возможных ситуаций использования систем. Совокупность таких ситуаций •называется' обычно "точкой, соотарсеппя". Под интенсиональностью понимается рассмотрение образов объектов и отношений ПО как семейств функций, зависящих от точки соотнесения.

В работе для обозначения информации, характеризующей точку зрения конкретного пользователя, принят термин "субъект". При создании модели субъекта необходимо обеспечивать определение его способов решения задач в ПО (стратегий). Центральной частью «писания ПО интенсиональной системы является описание связи субъектов я используемых ими стратегий. При атом возможно доопределение стратегии продолжения решения задачи по достигнутым результатам.. При изменении модели субъекта в ходе решения его стратегия также изменяется. Типичным примером служит изменение плаиа обучения студента при обнаружении пробела в его знаниях. ■ , '

При создании жодаДей ПО существенна простота описания процессов решения прикладных задач и < легкость выполнение формальных преобразований в рамках используемой теории. Для этого теория должна содержать средства' описания вычислений общего вида и средства анализа способов вычислений. В наибольшей степени этому критерию "удовлетворяют апшшкативные вычислительные системы(АВС), к числу которых относятся прежде всего лямбда-исчисление в комбинаторная логика. Это теории высшего порядка с принципом неограниченного свертывания, соединяющие в себе формализм для проведения вычислений и для изучения их струкутры. . '.••..••

. Большинство практически интересных ПО предполагают интенсиональный подход к их моделированию. Интенсиональный подход связывается с модально-логическими системами различных типов. Модели

таких систем включают точки соотнесения, а интерпретация выражения складывается из его оценок в отдельных точках соотнесения. Для получения интерпретации точки соотнесения должны быть связаны при помощи отноднепия, называемого в работе интенсиональным.

Описание реальных ПО предполагает, что связи точек соотнесения а модели отражают их связи в ПО. Поэтому построение интенсиональных систем требует определенна логики, имеющей в качестве модели заданное интенсиональное отношение. Решение этой задачи перспективно на основе ABC с использованием методов интенсиональных логик. - !

Проектирование интенсиональных ; систем . предполагает наличие комплекса инструментальных средств. При атом необходимо включение в комплекс как компонент обеспечения - возможностей - классического" концептуального моделирования, так и специфически интенсиональных составляющих. В настоящее время разработан целый ряд систем интенсионального типа (BACK.Carm,NeMo-Tec,Domine,Image), однако в " полном объеме ни одна из них не удовлетворяет всем требованиям к , интенсиональной системе. В работе предлагается подход к разработке прикладных интенсиональных систем на основе поддержки концептуальной модели субъекта и динамической настройки и доойределения стратегий решения задач. " /'.

Специфика решаемых с помощью интенсиональных систем задач оказывает существенное влияние на технологический цикл создания и эксплуатации интенсиональных систем. В рамках задачи проектирования интенсиональных систем возможно предложить вариант общей методики ' концептуального проектирования, адекватный для их создания. Сначала определяются общие классы субъекта и типы доопределения стратегий решения ими задач. Затем производится отображение стратегий па точки соотнесения'и установление соответствующих интенсиональных отношений. На следующем этапе определяются способы' оценки выделенных объектов. После погружения в среду реализации результатом является прикладная ':•• интенсиональная система, т.е. . комплекс: специального- программного обеспечения, предназначенный . доя поддержки решения задач в ПО, характеризующихся большим числом аспектов рассмотрения данных с -учетом взаимосвязей этих .аспектов. -Y

В работе предлагается методика реализации интенсиональных систем на основе поуровиевого прототипирошшия с использованием методов функционального программирования и типизированных объектных методов.

Анализ подходов к решению прикладных задач с интенсиональными особенностями приводит к определению класса инструментальных средств

концептуального моделирования - интенсиональных аппликативных систем -. вычислений. Интенсиональная аппликативна:я система вычислений (ИАСВ) представляет собой совокупность Средств * установления, поддержки и модификации связи концептуальных моделей субъекта и стратегии решения субъектом прикладных задач, а также механизмов доопределения стратегии решения при изменении модели субъекта. Определение ИАСВ позволяет : Поставить задачу разработки комплекса теоретических методов интенсионального моделирования ПО, инструментальных средств поддержки проектирования интенсиональных систем и методики их разработки. •

Проектирование интенсиональных . систем; выполняется путем построения интенсиональной " вычислительной модели ПО. В работе сформулированы требования к теоретическим методам поддержки • проектирования, инструментальным средствам и методике проектирования.

К теоретическим методам поддержки проектирования предъявляются следующие требования:

поддержка многоаспектной вычислительной модели ПО;

- учет функциональных характеристик объектов модели;

- возможность концептуализации tío функциональным объектам; : - формализация вычислительных аспектов решения задач;

- возможность динамической настройки стратегий решения;

- учет взаимосвязей аспектов в ходе настройки;

- определение стратегии по результатам решения;

- полнота и корректность.

Основные , требования к инструментальным средствам сводятся к следующему: V. •.-,■''■ •

- поддержка иерархических структуры с наследуемыми свойствами;

• представление структуризации объектов;. .".-.-

- представление функциональных объектов и данных;

- параметризация функциональных данных; , ~ - генерация функциональных данных;

- выделение функциональных иерархий;

• возможность создания специализированных интерпретаторов;

- возможность динамической смены интерпретации;

- динамическое управление выводом; ; - модульность и конфигурируемость.

Требования к методике проектирования ИАСВ включают:

- обеспечение корректности совместного проведения настраиваемых и синтезируемых компонент;

- соответствие используемых программных средств применяемым теоретическим методам; •

- сквозная процедура проектирования;

- достижение заданных выразительных возможностей программного • обеспечения интенсиональных систем.

В работе сделан вывод о составе ИЛСВ, позволяющем обеспечить выполнение сформулированных требований. Как показано, средства ИАСВ должны поддерживать:

- концептуальную модель ПО;

- -систему моделей субъектов в виде иерархичейки организованных структурированных точек соотнесения; .

- базу стратегий решения задач субъектом в виде совокупности элементов стратегия, решения к способов их композиции; •

- модель соотнесения субъектов и соответствующих стратегий;

- модель доопределения стратегий соотнесения при, модификации стратегии системы; '

- вычислительные средства аллликативяых яредструктур и структур.

Предложенная методика обоснована построением ; интенсиональной

аппликатнвной вычислительной модели, включающей: '

1) языковые средства модализировавного описания ПО; .

2) средства логического анализа алпликативного^языка; .

3) средства описания интенсиональных " отношений с заданными свойствами; • ; ■ - . •'".

Языковые средства модал^зироваияого описания ПО обеспечивают конструирование объектов вычислительной среды для представления в . модели ПО действий, необходимых ори решения задач пользователя. Выделяются отношения, определяющие вычислимость на объектах (отношения редукции), используемые для представления стратегий решения задач субъектами. Редукция основана ва том, что результатом применения функций, полученных ламбда-абстракцией термов, к другим термам определенного вида является подстановка терма-аргумента в исходный терм вместо переменной, по которой производилась абстракция. Основными отношениями являются специализации бета-редукции следующего вида;

<Л>(#1х.М)К - М {Я/х], если Р(Ю,

где #1х.М -ламбда-обстракция; '

М {И/х] - подстановка N вместо х в М; . Р(Ы) ♦ условие на вид объекта N.

Устанавливаются отношения", уточняющие различные способы вычислений (вычисления в несколько шагов, одновременные вычисления в

разных частях объекта и т.п.), и исследуются их свойства. Вводится понятие нормальной формы и доказываются свойства этого понятия при общих Предположениях относительно отношений, установленных, на объектах. Изучаются условия, обеспечивающие независимость результата вычислений от порядка их проведения.*

Среяства логического анализа аппликативного языка содержат: -аксиомы,для описания вычислительного поведения элементарных объектов, используемых при конструировании модели ПО;

- правила вывода дяя определения вычислительных свойств составных объектов для различных механизмов их композиции.

Определяются и исследуются комбяпаторные базисы как основное средство обеспечения полноты предлагаемых моделей (т.е. возможности проведения всех необходимых вычислений). Для ряда практически важных базисов исследуется, какие объекты могут быть выражены в заданном базисе, а какие нет. В качестве метода логического анализа аппликативного языка в работе используется рассмотрение формул в системах логического вывода как типов объектов аппликативной среды.

Иптенсионялфрме отношения возникают как отношения между . точками соотнесения в логической модели. Затем на основе анализа свойств отношений осуществляется их аксиоматическое описание путем введения модальных операторов. Устанавливаются аксиомы, которым должны удовлетворять операторы для обеспечения выполнения выделенных свойств, зависящих от конкретной ПО.', 1

На основе построенной ВМ в работе изучаются свойства модализировакных аапликативных систем интенсионального типа. Выявлена основная особенность организации вычислений в этих системах, состоящая в том, что производится переход от алгебры объектов к алгебре точек соотнесения этих объектов. Поэтому существенной чертой ВМ является представление вычислений не в виде оценок составных объектов, а в виде изменяющихся соотнесений одного и того же объекта. В этом состоит основное отличие концептуальной модели субъекта в предлагаемой работе от классической модели: модель строится не извне по схеме "объект-класс объектов", а "в глубину" по схеме "субъект-класс стратегпй-отдельная стратегия".

В работе вводится понятие равномерного доопределения как конструирования стратегий в зависимости от изменяющейся модели субъекта на данном шаге решения задачи. Сравним различные способы вычисления модализированной оценки. (Далее приняты следующие

обозначения: Val оценивающее отображение; к, kl, к2 - точки соотнесения; , R - интенсиональное отношение.) ;

1. Без доопределения. При ■ этом соотнесение не подвергается доопределению, а остается одним и тем же для всех объектов, что формально выглядит так: ..:■-.■

Val ((MN). k) - (Val (М, к), Val (N, к)).

2. С доопределением. При этом соотнесение объекта доопределяется за счет включения п него результатов вычислений. Формально это выражается следующим образом: /

Val ((#1х.М)М, k) - Val (М, (к, Val (N, к))).

3. С равномерным доопределением. При • этом доопределяются -соотнесения для обеих частей объекта. Изменение управляется видом объекта-аргумента, что выражается в; интенсиональном отношении, используемом при доопределении, и формально записывается так:

Vai ((#bc.M)N, kl) - Val (M, (k2, Val (N, kl))), где k2 R kl.

Закону изменения соотнесения может быть сопоставлена стратегия решения задачи : конкретным пользователем (с точки зрения инструментальных средств). Концепция равномерного доопределения при этом описывает динамику субъекта как изменяющегося класса,стратегий. Принятая схема позволяет просто и единообразно описывать динамику субъекта и его способа решения задач. Например, в обучающих системах такая связь может быть задана следующим образом; ,

Val (th, k) = task, где k - k (st)

Val ((task rep), k) « mark •

Val ((markst), k) ~st\ . .: ' V ; • : '

где st - описание обучаемого (студента), отображающее текущий уровень его знаний; к - точка соотнесения, соответствующая уровню знаний студента; th - тема обучения; task - конкретная задача, предлагаемая для уточнения уровня знаний студента. Ее можно рассматривать как функцию, позволяющую по данному ответу , вычислить оценку знаний студента; rep -ответ студента; mark - оценка знаний. Ее можно рассматривать ■. как функцию, позволяющую по текущему уровню знаний студента вычислить . новый уровень знаний, и, таким образом, описывающую процесс обучения;. •■: st' - новый уровень знаний (того же) студента.

В работе производится определение и исследование различных способов ■ редукции и их свойств. Сформулированы и доказаны основные теоремы, обеспечивающие корректность проведения вычислений в рамках аппликативных средств ВМ.

Для обеспечения корректной : инструментальной реализации ВМ включает аппликативные средства поддержки интенсиональной обработки. Предложен и исследован способ построения настраиваемых стратегий решения задачи в виде механизмов редукции для расширяемых наборов комбинаторов. Для повышения- эффективности выполнения вычислений в конкретных ПО вводится понятие суперкомбинатора как выражения специального вцда (не содержащего свободных переменных и в качестве вложенных функциональных выражений также содержащего только суперкомбинатор.). Предлагаются механизмы редукции суперкомбинаторов и их использование в вычислениях. .

В диссертационной работе установлены случаи зависимости результата вычислений от способа их проведения и определить свойства интенсиональных отношений, обеспечивающие требуемую зависимость. Результатом исследования явилось обоснование способов вычисления объектов апшшкативиого языка в интенсиональных системах. В работе предложен и' обоснован механизм модализированной редукции на основе * интенсиональных отношений, а. также способы его практического применения. . •

Анализ особенностей ПО интенсиональных систем и сформулированные требования нашли свое отражение при разработке комплекса, включающего: • средства построения модели субъекта как части общей модели ПО на основе концепции структурированных иерархически взаимосвязанных точек .соотнесения;

-средства поддержки • интенсиональных отношений между соотнесениями; . .

-средства описания' апшшкативиых объектов ' и- вычисления их модализированных оценок на основе интенсиональной модели редукции объектов; • ... . '

- механизмы автоматизированной генерации точек соотнесения в ходе решения в зависимости от характера установленных на них интенсиональных отношений;

- средства равномерного доопределения стратегий субъекта в зависимости от динамического измеяепия его модели в ходе решения

, задачи;

'•'-..-' -аппликативные вычислительные средства поддержки интенсиональной. обработки на основе методов суперкомбинаторной редукции. :

В работе проведено, исследование и сравнение различпых сред реализации комплекса п предложена методика реализации в различных

средах путем систематической достройки механизмов . поддержки интенсиональных отношений.

Разработанная вычислительная модель позволяет обосновать состав и алгоритмы работы компонент комплекса описания - интенснопальных отношений. Функциональная схема комплекса приведена на рис. 1. Для обеспечения настраиваемого взаимодействия с пользователем с учетом интенсиональных механизмов выбора стратегии решения задач в работе предлагается использование специализированной семантической сети. Под семантической сетью (СС) понимается ориентированный граф, вершинами которого являются семантические единицы диалога • окна, сообщения и т.д., а дугами - связи и правила перехода между этими единицами.

Компонента модализированнбй обработки (КМО) предназначена для создания, поддержки н модификации моделей интенсиональных логик и проведения интенсионального логического вывода аппдикатнвиого типа. Точкам соотнесения в компоненте соответствуют конфигурации. Под .конфигурацией понимается фрагмент вычислительной среды, связывающий переменные и их значения. Конфигурация определяется именем, набором комбинаторов, являющихся значениями, переменных» и свойствами, характеризующими связи с другими конфигурациями, составляющими в совокупности полную вычислительную среду. ;

При использовании КМО определение субъектов производится путем определения конфигураций',. : описание интенсиональных ' отношений осуществляется за счет установления связей конфигураций между собой, а настройка и равномерное доопределение стратегий решения задается правилами настройки связей и генерации .конфигураций с заданными свойствами. Определение правил применения стратегий к решению задач выполняется путем задания совокупностей, комбинаторов," относящихся к заданным конфигурациям. Интенсиональным отношениям соответствуют связи конфигураций; устанавливаемые: в ходе решения. Отношения обеспечивают настройку комбинаторного состава конфигураций в: ходе решения задачи. . "-•,

В структуре КМО выделяются следующие блоки. Интерпретатор интенсиональных выражений генерирует связи между конфигурациями и динамически формируемые конфигурации.. При генерации имя конфигурации является ' системно определенным, связи конфигурации устанавливаются па шаблону соответствующего интенсионального отношения, а набор комбинаторов конструируется путем декомпозиции выражений функционального языка в набор суперкомбйнаторов при компиляции. Показанный на рис. 1. блок равномерного доопределения

о /|\

/ V

Проблем-но-ориан гироаак- < ни й

интерфейс

Субьект

Диалоговое »средств» твке-

1говой оврабо'гки«-

-г.,. . ■ - .....I '

Диспетчер

присоеямненнюс

процедур

Интерпретатор семантической сети

1..... > Плакировщик 1 ■ ....... ->Аналт условий

) диалога 1 д | перехода

) 1.......

1 Паранетриз ация<- - Выбор класса

диалога | стратегий

/|\ / V

»орнали- <-> эооанный логико-ап пликатив-ный

интерфейс*—>

Аналитик

"О /|\

/л

Интерфейс| структур <-панких . |

Системный программист

рис. 1 *ункциоиал1ная схема комплекса комплекса описания интенсиональных отношений

обрабатывает свойства конфигураций . и устанавливает их взаимную достижимость. Блок интенсионального логического выгода выполняет связывание конфигураций и выбор из них. характеристик комбинаторов. Базисный механизм редукции обеспечивает вычисление модализированных оценок объектов ПО. Эффективная реализация, вычислений в заданной ПО. '„-'-осуществляется за счет определения набора проблемно-ориентированных суперкомбинаторов. Обработка данных о конкретной ПО при этом может осуществляться алгебраическими механизмами реляционного типа. Поэтому в состав комплекса введена специализированная реляционная СУБД. ; ;

Вычисление значений выражений производитсявяппликатнвпой среде,* под которой понимается набор функций, снабжеиныймеханизмомвызова и применения их друг к другу. Для обработки выражения представлены в виде бинарного . дерева, из которого выполняется последовательное исключение . ламбда-выражеиий и выполняются . оптимизирующие преобразования., -Результатом, 'является •;.' набор супсркомбинаторов. .. .Проблемная ориентация шшликативиого кода соответствует интенсиональному характеру комплекса. Затем суперкомбиваторный код подвергается интерпретации в среде. Полученный результат используется при дальнейшем взаимодействии для уточнения модели субъекта.

С учетом структуры комплекса базовыхинструментальных средств на ' основе разработаннойВМ иатёнсириальной обработки была предложена методика проектирования интенсиональных систем а конкретных ПО. На этапе определения классов логик выполняется определение свойств интенсиональных отношений (тл. связей конфигураций) для различных классов пользователей, на зтало проектирования структур интенсиональных отношений настраивается блок поддержки соотнесений, включая способы генерации соотнесений, на этапе прооктерования точек соотнесения производится разработка комбинаторного состава конкретных конфигураций для выполнения вычислений я зависимости от установленных интенсиональных отношений, на этапе проектирование обработки данный выполняется реализация аппликатнвиых, процедур, специфицировалиых ,; при описании интенсиональных отношений.' Результатом является прикладная , интенсиональная система, удовлетворяющая всем теоретическим, практическим и прикладным требованиям. ^ ;.

Для экспериментальной , проверки предложенных теоретических методов описания интенсиональных : ПО, методики создания интенсиональных систем я инструментальных средств их поддержки, была проведена разработка ряда прикладных интенсиональных систем и их внедрение в различные организации. Наиболее существенным выявленным

ограничением Явилось отсутствие возможности явной перестройки схем г./.' задания интенсиональных отношений в ходе эксплуатации систем.

Прикладная интенсиональная система СМЕТА решает задачу планирования . производства " и • автоматизации делопроизводства в

• строительстве. Система поддерживает концепцию иерархических структурированных .соотнесений, и генерируемые итеративные стратегии решения. По донному описанию объекта выполняемых работ система

. формирует график и смету выполнения работ па объекте, акты приемки -сдачи работу а также ' поддерживает ведение денежного баланса работ с целью ' получения максимальной прибыли. Для отображения интенсиональных аспектов рассматриваемой ПО была разработана ! специализированная ВМ интенсиональной обработки. Специализация механизмов - поддержки комплекса в ПО' "Строительство* позволила определить способы поддержки интенсиональной обработки.

Система НОМЕ решает задачу планировки дома, размещения мебели, электрооборудования, сантехники и других .'объектов. Производство планирования реализовано па основе предложенных в работе аппликативно-интснсиональпых методов.

Для проверки . возможности отображения интенсиональных характеристик процесса обучения, иа основе комплекса был разработан ряд - '; прикладных обучающих систем, которые были внедрены в учебный процесс различныхвузов.Врамкахобучающих систем исследовались методы генерация м доопределения стратегий для субъектов разной структуры. Выла предложена модель процесса обучения, ориентированная на использование интенсиональных отношений. Это позволяло выполнить ^реализацию на основе принятой в работе ВМ. * ■

Внедрения инструментального комплекса подтверждают эффективность предложенных методов- и средств. Основной инструментальный комплекс и прикладное программное обеспечение внедрены в ряде организаций для решения задач в условиях большого числа изменяющихся интернретатций данных в ПО. •

Осиотитретультатн работы-.

1. Для исследования динамики ПО в работе предложена логико. аппликативная вычислительная модель интексиоиальпого тина и показана ее продуктивность. В модели субъект включен в образ ПО в виде точки

• соотнесения. Совокупность точек соотнесения упорядочена отношением, ; моделирующим интенсиональное». ;

2. Определен процесс вычислений в точке соотнесения. Выделены и исследованы свойства, интенсиональных, отношений, обеспечивающие переход процесса вычислений на одних точек соотнесения ; в другие. -Разработаны методы . генерации точек соотнесения, . определенные установленными в рамках .вычислительной модели интенсиональными отношениям и. ' ■ ■ • '."•'. ■ \ • :..''■. ■ . , .

3. Предложена процедура построения интенсиональных систем на основе выделения стратегий вычисления для субъекта и стратегий . соотнесения для системы. Исследованы и разработаны методы равномерного доопределения соотнесений стратегий субъекта при изменении его модели.

4. Разработан способ вычисления модализированных оценок выражений языка. Предложенный способ, обоснован разработанной техникой модалнзированной редукции. Определено отображение объектов вычислительной модели в аплликятивную среду на основе .методов редукции суперкомбинаторов. "■'/':

б. На основе предложенных методов выделения и моделирования интенсиональных аспектов для класса,' ПО. установлена структура и функциональная схема комплекса описания интенсиональных отношений. Определены ограничения базовых инструмецтальныхсредств в области -динамического управления средой вычислений. Предложены способы, их расширения алшжкативиымн механизмами конфигурирования среды.

6. Выполненные в работе Исследовапияобоскованыразработкой н реализацией - трех инструментальных систем (компоненты диалоговой, модалнзированной . и аппликаги'вной. обработки), в совокупности составляющих единый инструментарий и их иитерфейсов.При реализации ; комплекса применены," методы суперкомбиТиаторного программирования. При этом обеспечен эффект раздельного вычисления оценки о<Ьлкта, функции и объекта аргумента. В целом ; применен ; прием отделения собственно вычислений от модалнзации. >; К -vi

7. Внедрения инструментального комплекса в области обучения и строительства подтверждают эффективность предложенных методов и ' ■ средств. Основной инструментальный коыплвкс и прикладное программное ! обеспечение внедрены для - решения задач в условиях большого числа изменяющихся интерпретатцвйданных в ПО. Результаты работы (методика, инструментальные средства и прикладные системы) в течение 4-х дет. применяются в МИФИ для обучения студентов технике аппликативных

'вычислений. ", ■ ' ' '.•'■'''.'•.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Ахмедова С.А., Гольцева JI.B., Исмаилова Л.Ю. Программное обеспечение автоматизированного преобразования схем электронных цепей. Материалы республиканской конференции молодых ученых и специалистов. Совершенствование управления технологическим процессом в производстве. Ташкент, 1989, ч&стъ 2, с. 33 - 35.

2. Вольфспгаген В.Э., Гольцева Л.В. Апплнкативные вычисления на основе комбинаторов и ^исчисления - М:МИФИ,1993. с. 48.

3. Вольфспгаген В.Э., Гольцева Л.В. Комбинаторная логика в программировании. Вычисления с объектами в примерпх и задачах. -М:МИФИ, 1994, главы 2,3,7,8 с 29-47 и 66-71.

4. Вольфецгаген В.Э., Косиков C.B., Бурляева Е.В., Исмаилова Л.Ю., Гольцева Л.В. Возможности и средства логико-аппликативнон моделирующей базы данных. Сборник трудов научно-техннческой школы "Новая информационная технология в системотехнике" - М.: Радио и связь, 1990 - с. 69-73.

5. Вольфенгаген В.Э., Гаврилов A.B., Гольцева Л.В. Компьютерные средства обучения студентов . разделам дискретной математики//Сб Информатика и новые информационные технологии в системе обучения лицей-ВУЗ, М.: МИФИ, 1995.

6. Гольцева Л.В._, Исмаилова Л.Ю., Косиков C.B. О разработке реляционного окружения экспертных систем //Труди 32 Научной кбнф. МИФИ, Москва, 27-30 яив. 1987/ МИФИ .-М., 1987. с 15-16 рус. Деп в ВИНИТИ от 8.4.87 п2514-В87.

7. Гольцева Л.В., Исйаилова Л.Ю. Семейства релйционных языков и методы их реализации. // Машинная реализация СИИ. М.:Энергоатомиздат, МИФИ, 1988,- с.68-71. ■

8. Гольцева Л.В., Андреев Г.Ю. Система представления знаний в экспертных системах.//Вопросы разработки экспертных систем. МИФИ.- M 1988. с 17-20 рус. Деп в ВИНИТИ от 05".05.89 N 2957-В89.

9. Гольцева Л.З., Исмаилова Л.Ю., Барвинский В.Ф. Интегрированная среда'для представления знаний.// • Киев, КГУ, 1989, - с. 46-51.

10. Гольцева Л.В., Исмаилова Л.Ю., Косиков C.B. Семантики достижимости в экспертных обучающих системах.// Методы и системы технической диагностики. 41 Экспертные обучающие системы. - Саратов, СГУ, 1989.

11. Гольцева Л.В., Исмаилова Л.Ю., Косиков C.B. Модели объектов метаданных //Материалы семинара "Технология проектирования интеллектуальных систем" - М.: МДНТП, 1989 - с.113-121.

12. Гольцева Л.В., Исмаилова Л.Ю., Косиков C.B. Категорный подход к многоаспектному описанию предметной области.// Алгоритмические и комбинаторные вопросы дискретных систем и ЭВМ - Иркутск, ИГУ, 1990 -с. 37-52.

13.' Гольцева Л.В., Косиков C.B. Способ использования интенсиональных отношений в обучающих системах. / В сб. Материалы Московской конференциии "Студеиченская научная осень 94". М: - МИФИ 1995,часть 4,с 27-33.

14. Гольцева Л.В., Косиков C.B. "Концептуальное моделирование модализировашшых систем апшшкатишшх вычислений." ADBIS' 95.

15. Методические указания к проведению практических занятий по курсу "Перестройка модели предметной области в базах данных и базах знаний'.сост. Бурляева Е.В., Вольфенгаген В.Э., Гольцева Л.В., Исмаилова Л.Ю М.:- МИФИ, 1990, 36 с.

16. Методические указания к проведению лабораторного практикума по "курсу "Аппликативное программирование и технология поддержки реляционных систем"., сост. Вольфевгаген В.Э., Гольцева Л.В., Исмаилова Л.Ю., Шаргатова З.И. М.: - МИФИ, 1988, Зв с.

17. Методические указания к проведению практических! занятий по специализации ИТ ФПКСП. Технология реляционных " систем, сост. Вольфенгаген В.Э., Гольцева Л.В., Исмаилова Л.Ю М.: - МИФИ, 1989,30 с.

18. Методические указания к проведению практических занятий по курсу " Языковые средства НИТ. */ сост'. Бурляева Е.В., Вольфенгаген В.Э..Гольцева Л.В., Зииченко К.Е., Исмаилова Л.Ю. Косиков C.B., Мясников А.В. - М.: Изд-во МИФИ, 1989, - 63 с.

Подписано в печать 27.04.95 Заказ 4¿ 'f Тираж 100 эка

Типография МИФИ, Каширское шоссе, 31 .

Типография МИФИ, Каширское шоссе, 31 20