автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Инструментальные программные средства с использованием представлений знаний для построения вычислительных комплексов автоматизированных информационных систем

КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ИНФОРМАТИЗАЦИИ

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИИ 'ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ

На правах рукописи УДК 681.3

ПРОХОРОВ АРКАДИИ ГЕННАДЬЕВИЧ

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРЕДСТАВЛЕНИИ ЗНАНИИ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ.

05.13.13 - вычислительные машины, комплексы, системы и сети

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1994

Работа выполнена в Институте проблем информатики Российской Академии наук.

Научный руководитель: - кандидат технических наук, доцент,

старший научный сотрудник Пузанов В.В.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Клыков Ю.И.

- кандидат технических наук, доцент Кириличев A.M.

Ведущая организация - НИИ "Восход".

Защита^диссертации состоится "________1994 г.

в часов на заседании специализированного совета

Д 163.01.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте проблем вычислительной техники и информатизации по адресу: 113114, г. Москва, 2-й Кожевнический пер., д. 4/6.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-техническом архиве ВНИИПВТИ.

Ваши отзывы, заверенные печатью, просим высылать по указанному адресу.

Автореферат разослан _________1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук (А ^Л/"" Р.Г. Бияшев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы.

В настоящее время имеются различные отечественные и зарубежные программные системы для разработки

автоматизированных информационных систем (АИС). Как правило, в этих пакетах рассматриваются вопросы создания подсистем АИС и вопросы управления самим процессом разработки. Однако, в области концептуального исследования АИС таких разработок почти нет. Между тем эффективность функционирования АИС во многом определяется ранними этапами разработки, когда определяется на концептуальном уровне: структура ее вычислительного комплекса (ВК), информационное и программное обеспечение, адекватность алгоритмического обеспечения функциям реальных задач. Ошибки, допущенные в ходе концептуального проектирования наиболее тяжело исправляются в ходе дальнейшей разработки АИС.

Процесс концептуального проектирования представляет собой слабо формализованную задачу, в которой решение принимается на уровне эвристик и нечетких рассуждений. Поэтому решение такой задачи требует привлечения методов искусственого интеллекта и выдвигает на первое место проблему создания программных интеллектуальных сред для решения таких задач.

Это обуславливает актуальность выполненных в диссертации исследований по разработке метода синтеза структуры и состава ВК АИС с применением аппарата представления и обработки знаний.

Цель исследования.

Целью работы является создание метода определения структуры и состава ВК АИС для начальной стадии проектирования (предпроектный анализ, концептуальное проектирование) и разработка соответствующих инструментальных программных средств.

Для достижения этой цели в диссертации решены следующие основные задачи:

- проведено исследование трудно-формализуемых алгоритмов процесса создания АИС, применяемых разработчиками совместно с пользователями на этапе концептуального проектирования с целью выявления скрытой модели "мира знаний" об этом этапе;

- разработано формализованное представление процесса концептуального проектирования на основе использования баз знаний (БЗ);

- на основе БЗ, бзз данных (БД) концептуальных схем и реальных технических средств разработан способ определения структуры и состава ВК АИС;

- созданы инструментальные программные средства выбора структуры и состава ВК АИС;

проведено практическое апробирование работы инструментальных средств при различных исходных данных и в ходе разработки реальных ВК АИС.

Предмет исследования.

Предмет исследования составили системы автоматизированной разработки AMC, системы обработки знаний и методы и средства их построения.

Методы исследования.

Научные результаты диссертации получены с использованием методов математического программирования (линейного целочисленного программирования, метода ветвей и границ), теории графов, методов логического программирования и статистического моделирования.

Научная новизна.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- впервые предложено автоматизировать этап концептуального проектирования ВК АИС с применением аппарата представления и обработки знаний;

- предложена новая постановка задачи выбора структуры и состава ВК АИС; (метод выбора является многоэтапным с применением процедурных способов обработки данных и продукционных способов обработки знаний);

- предложен и программно реализован способ применения неформализованных знаний пользователей при выборе структуры ВК (данный подход позволяет свести выбор необходимых потребностей в вычислительных средствах к рассмотрению множества информационных потоков и некоторой концептуальной схемы, получаемой в результате логического вывода из БЗ и по данным,

получаемым от пользователя);

- предложен новый способ синтеза структуры и состава ВК АИС, предусматривающий преобразование концептуальной схемы ВК в реальную схему по информации из специализированной БД;

- разработанный метод не накладывает ограничений на используемые в тот или иной момент конкретные средства вычислительной техники. Другими словами, система открыта для пополнения и модификации используемой специализированной БД.

Практическая ценность.

Метод выбора структуры и состава ВК АИС реализован в виде двух функционально однотипных пакетов программ для ЭВМ типа ЕС ЭВМ и IBM PC/AT.

Пакеты программ позволяют автоматизировать процесс использования данного метода, повышают обоснованность выбора структуры и состава ВК АИС для конкретного применения в ходе многовариантных расчетов, сократить сроки проектирования.

Данный метод и пакеты программ могут быть использованы при проектировании ВК широкого класса АИС, функционирующих в составе систем организационного управления.

Внедрение результатов работы.

Разработанный метод и пакет программ использованы и внедрены при проектировании ВК для сети информационно-вычислительных токсикологических центров в Центре острых химических отравлений при Московском НИИ Скорой помощи им. Н.В. Склифосовского.

Апробация работы.

Основные идеи и результаты, приведенные в данной работе были изложены и обсуждены:

- на Всесоюзной конференции "Моделирование систем автоматизированного проектирования, автоматизированных систем научных исследований и гибких автоматизированных производств" (Тамбов, 1989 г.);

- на научно-техническом семинаре "Гибридные экспертные системы в задачах проектирования сложных технических объектов" (Санкт-Петербург, 1992 г.).

Публикациии.

По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ. Объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и шести приложений. Объем работы: основного текста 150 стр., 22 рисунка, Библиография - 105 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении показывается актуальность темы. В частности обосновывается важность предпроектного анализа (иди концептуального проектирования) как этапа, от которого во многом зависит успех создания АИС. И, наоборот, просчеты на начальном этапе разработки наиболее тяжело исправляются в ходе дальнейшей разработки АИС.

Поскольку знания пользователей и проектировщиков, как правило, являются трудно формализуемыми и несут в себе элементы творчества, то для решения описываемого круга задач целесообразно применять методы, позволяющие манипулировать не только с обычными структурами данных, но с самими знаниями. В результате сделана общая постановка задачи - создание метода определения структуры и состава БК АИС на этапе концептуального проектирования и, очерчен круг частных задач, решение которых привело к достижению поставленной цели и созданию инструментальных программных средств выбора ВК АИС.

Во введении также приводится краткая аннотация глав диссертации и показывается логическая взаимосвязь изложенного в них материала.

В первой главе проводится обзор методов и анализ процессов формализации АИС как объекта при автоматизации проектирования.

Одной из необходимых предпосылок автоматизации процесса разработки АИС является решение проблемы формализации результатов предпроектного анализа, анализа существующих АИС и представления потребностей пользователя. Однако, с помощью традиционных аппаратов такие описания чаще всего, либо громоздки и требуют существенных ограничений для упрощения процесса описания, либо вовсе неприемлемы из-за нечеткости

знаний пользователя. Поэтому сегодня наряду с традиционными средствами разработки целесообразно развивать инструментальные среды с элементами интеллектуализации некоторых этапов разработки. Именно, благодаря этим новым компонентам станет возможным привнесение в них знаний самих будущих пользователей, и ход разработки будет определяться из их "представлений о мире".

Такого рода системы представляют проблемноориентированное объединение знаний человека и возможностей машины, соединяющее эти характеристики так, что цель достигается точнее и с меньшими затратами (и потерями различного характера) с точки зрения критериев эффективности и удовлетворения функциональных требований.

Вообще говоря, за все время существования рассматриваемой проблемы (т.е. с начала 60-х годов этого столетия) так и не появилось какого-либо одного метода разработки, сочетавшего бы в себе большинство предлагавшихся разными авторами подходов. По всей видимости это связано как раз с тем, что всем приходится вводить достаточные ограничения, чтобы в той или иной степени формализовано описать АИС. Это, в свою очередь, влечет разнородность исходных данных (посылок) к разработке. Расхождения уже на начальном этапе приводят к невозможности (или к большой трудоемкости) сочетания разных способов в одной системе.

Во второй главе проведен обзор и анализ существующих методов проектирования ВК АИС. В данной работе термин ВК используется в том случае когда речь идет о конкретном ВК, получаемым в процессе проектирования с помощью инструментального программного комплекса, в остальных случаях, когда речь идет о процессе проектирования ВК из множества возможных различных технических средств, используется термин комплекс программно-технических средств (КПТС или просто КТС).

КТС в общем случае выступает как обеспечивающая подсистема АИС и представляет собой специально спроектированное техническое объединение ЭВМ и устройств в ВК с целью наиболее эффективного обеспечения процесса переработки информации в заданных условиях.

Общим практически для всех рассмотренных методов является продекларированное в них стремление, чтобы с одной стороны научно-технический уровень и экономичность системы были бы наибольшими, а с другой стороны, чтобы структура ВК отвечала предъявляемым к ней требованиям для конкретной АИС. Если первое, как правило, подкрепляется обоснованием выбора того или иного критерия оптимальности, то вопрос о структуре ВК, как правило, оставался за рамками рассмотрения.

Что касается рационального выбора технических средств, то, как показал анализ, в большинстве работ для упрощения задачи оценки и выбора ВК вводят ограничения, приняв за основу некоторые параметры, из числа которых надлежит выбрать вариант, удовлетворяющий поставленным ограничениям. Это обстоятельство обуславливается тем, что на оценку и выбор ВК большое влияние оказывает противоречивость взаимосвязи параметров. Например, увеличение точности влечет за собой уменьшение быстродействия и увеличение стоимости. Аналогичные последствия вызывают повышение надежности и т.д. В рассмотренных существующих методах предлагается выбирать критерий эффективной работы ВК в зависимости от конкретных требований и имеющихся условий. Все используемые критерии для оценки и выбора ВК условно можно разделить на три типа: а) критерии, ориентированные на детерминированную оценку воздействия факторов, определяющих эффективность; б) критерии, отражающие в той или иной степени вероятность выполнения ВК своего основного назначения; в) критерии смешанного типа.

Что касается структуры ВК, то ни в одном из методов не встретился подход, позволявший бы на основе знаний пользователя и экспертных решающих правил провести ее логический вывод. Другими словами, использовать аппарат, который на основе анализа предметной области "выводил" бы концептуальную схему ВК АИС и далее проводил бы синтез топологической схемы системы из реальных технических средств, с учетом допустимых связей (схем подключения) между ними.

Исходя из выше изложенных соображений автором разрабатывался метод программного синтеза структуры и состава ВК АИС на основе проведенного анализа и с учетом имеющихся на сегодняшний день достижений программирования:

- стараться использовать в максимальной степени наиболее широко распространенные и "популярные" пакеты прикладных программ (ППП), следствием чего как правило, является их мобильность;

- ввести в систему экспертную компоненту для экспертных заключений при обработке информации и для ведения хода разработки;

- ввести в систему оптимизационную компоненту, позволяющую существенно понизить размерность задачи;

- ввести моделирующую компоненту, позволяющую определить временные характеристики проектируемой системы;

- ввести в систему гибкий механизм смены информационного фонда (базы данных комплекса программно-технических средств -БДКПТС);

- применять при разработке программного обеспечения принцип модульного программирования, предполагающий, прежде всего, открытость проектируемой системы, с точки зрения ее дальнейшего наращивания.

В третьей главе приведены описания разработанного метода синтеза структуры ВК АИС и его реализации в виде инструментального программного комплекса (ИПК). На рис. 1 представлена схема алгоритма его работы.

Для представления КТС АИС и связей между отдельными техническими устройствами использован графовый способ: имеется граф Q, топология которого отражает возможные связи между отдельными устройствами в процессе обработки информации и используется как модель отображения данных о реальных технических средствах в базе данных. Введем необходимые обозначения.

Граф КПТС - граф комплекса программно-технических средств,

п

представляет собой ориентированный граф Q = (М,Г>, где М = U %

k=1 к

- непустое множество вершин графа Q, каждая из которых отражает определенное техническое средство (устройство) с соответствующими (при необходимости) программными компонентами; здесь: п - количество вершин в графе Q; Г - символ многозначного отображения М в М, представляющего множество направленных дуг V=< ^ >, каждая их которых отражает

Логический процессор

База

знаний

Файл

концеп

туаль-

ных.

схем

Диалоговый процессор

файл файл

графа графа

а (БД)

файл графа

файл графа

О'

ЦДЛ программа

файл графа

СРБЗ программа

1.

Выбор концептуальной схемы ВК АИС

1

Усечение 0 и

синтез 0_

о

Формирование данных для ППП ЛП

Решение задачи ЦЛП и усечение О'

т

Формирование данных для статистического моделирования

Проведение статистического моделирования

пользователь

Анализ 0В и привязка к ТГ

Г

Рис. 1. Схема алгоритма работы ИПК.

возможность передачи информации от вершины к вершине м^,

причем и 1,3=1,11. (<Э-граф КПТС; <Зк- граф концептуальной схемы; (^-синтезированный ("выращенный") граф после этапа синтеза; 0•-граф после этапа "привязки" точек генерации информации; 0"-граф полученного решения ВК АИС).

Вершины, у которых нет входящих (выходящих) дуг, называются входными (выходными) или начальными (конечными) вершинами графа 0, соответственно.

ТОЧКА ГЕНЕРАЦИИ (ТГ) информации - это вершина ш , добавляемая к графу <2В, являющаяся источником потока информации. ТГ является начальной вершиной. Следует отметить, что и в графе 0В и в графе а' есть начальные вершины, но только в в' они являются точками генерации.

ТРАНЗИТИВНЫМ ЗАМЫКАНИЕМ вершин т^ и п^ ,где т^п^, орграфа Й (без контуров) назовем непустое множество всех путей графа О, ведущих из вершины тк в вершину п^.

Выбранная модель представления КПТС АИС положена в основу специализированной СУБД, главными особенностями которой являются: механизм синтаксического и семантического контроля данных, построенный на базе описанного выше математического аппарата; механизм распознавания и коррекции ошибок (в полуавтоматическом и автоматическом режимах) отображения графа в БД; возможность работы с БД в графическом режиме (графическое отображение графа и манипулирование с вершинами). Разработанное ПО по ведению БДКПТС позволяет в удобной форме, с большой степенью достоверности и невысокой трудоемкостью создавать и поддерживать в актуальной форме эти БД.

Ниже дана характеристика основных этапов работы ИПК.

Этап 1. Настройка ИПК в соответствии с исходными данными пользователя, вводимыми в интерактивном режиме. В ходе настройки пользователь осуществляет концептуальное проектирование ВК АИС без определения конкретных типов устройств и их количества. При этом логический процессор, используя эвристические правила, заложенные в базу знаний (БЗ), и факты, сообщаемые пользователем в диалоге (диалог может вестись на формализованном анкетном языке, а в перспективе и на ограниченном естественном), производит логический вывод

наиболее подходящей концептуальной схемы ВК АИС. Экземпляр схемы, отражающий наиболее общий вид, показан на рис. 2. Обрабатывающие узлы могут включать в себя НОЭТ-ЭВМ, ТОА - ЭВМ обработки абонентов с А ^ >, ТОП - ЭВМ обработки пользователей (П1>, РЗ - ЭВМ, выделенные для решения задач.

Рис. 2. Пример концептуальной схемы.

Этап 2. На этом этапе осуществляется усечение графа 0 по получаемым от пользователя в процессе диалогового опроса фактам таким, как предположительный к использованию в ВК АИС тип ЭВМ, финансовые средства по обеспечению проекта, типы задач, которые предполагается решать в АИС и др. При усечении удаляется не только текущая вершина, но и последующие и предыдущие, при условии, что у них только по одной входящей или исходящей связи. На этой части этапа осуществляется значительное понижение размерности графа 0. Другими словами, исключаются из рассмотрения заведомо неприемлемые вершины (устройства) в ВДКПТС. Из оставшегося после усечения графа 0 промежуточном подграфе синтезируется граф имеющий топологию

концептуальной структуры ВК АИС, заданной графом Граф 0 , в отличии от последнего, содержит вершины, определяющие конкретные типы устройств. Строится он следующим образом: для каждой пары смежных вершин концептуального графа ищется транзитивное замыкание отображения этих вершин в ВДКПТС. Полученные после этой процедуры подграфы с помощью процедуры "сцепления" объединяются в единый граф <1 - "выращенный" граф.

Этап 3. На этом этапе проводится семантический анализ связей "выращенного" графа (3 , после чего полученный таким способом граф привязывается по исходным данным от пользователя

к точкам генерации и потребления информации. В результате получается обобщенная по типам устройств структура КТО АИС в виде графа Q'.

Этап 4. На этом этапе на сформированном графе Q' решается оптимизационная задача. Поскольку разработанный и описываемый метод синтеза ВК АИС предназначен в основном для ранних стадий проектирования, то одним из критериев оптимизации выбран критерий оценки необходимого оборудования по минимуму приведенных затрат на его приобретение. Получение указанных оценок значительно упрощается, если предположить следующее:

- потоки информации, циркулирующие в RTC, являются непрерывными и интенсивность их постоянна;

- не существует ограничений на время решения задач АИС (эти ограничения учитываются на этапе статистического моделирования).

Для каждой вершины с учетом

можно записать:

к

к 1Ч3,

НАк

принятых выше = О

к, J

J€B,

>VKk % « 0

предположений О )

(2)

где:

Vk j - величина

единицу m,,

V

графа

потока информации, передаваемого в времени из устройств, отображаемых в графе 0' вершиной устройства вершины т^;

Ак,Вк - множества вершин, непосредственно предшес вершине гак и следующих за вершиной т^, соответственно;

г^ - коэффициент информационной трансформации вершины <}' .

п^ - пропускная способность одного устройства отображаемого в графе <2' вершиной т^;

- коэффициент использования устройства, отображаемого вершиной га^ графа О';

Х^ - количество устройств, отображаемых вершиной графа О'.

Физический смысл уравнения (1) системы состоит в том, что сумма потоков, входящих в устройства вершины т^, равна сумме потоков, исходящих из них, с учетом коэффициента информационной трансформации этой вершины.

Неравенство (2) означает, что сумма входящих потоков должна быть меньше или равна пропускной способности данной вершины, т.е. загрузка вершины ш^, количество устройств в которой равно Х^, должна быть меньше или равна 1. Для точек генераци информации имеем:

В X

«3). где:

36В.

вх э

Уд - интенсивность потока,создаваемого в точке генерации

информации Б (здесь для компактности введем эквивалентность

обозначений для точек генерации Б и ш );

В8 - множество всех точек генерации в "привязанном" графе О'.

Задача в общем виде может быть сформулирована следующим образом: найти для каждой вершины графа при условиях (1)-(3) такие значения Х^, при которых

сктс=ХсЛ -• га1п (4>' где:

кем

М - множество вершин графа О';

с^ - приведенные затраты на одно техническое устройство, отображаемое в графе вершиной и^.

Выражение (4) будем называть целевой функцией. Сформулированная задача представляет собой задачу линейного программирования. В действительности же значения некоторых переменных, например, количество устройств по физическому смыслу могут быть только целочисленными. В этом случае математическая задача формулируется в виде частично целочисленной задачи линейного программирования.

Другими словами, при известных информационных потоках между вершинами графа 0', производительностях и приведенных стоимостях каждой из вершин найти оптимальную структуру О", минимизируя целевую функцию - приведенную стоимость всей системы.

На этом этапе пакетом линейного программирования (ППП ЛП) доказывается оптимальность полученного решения или невозможность его получения при заданных исходных данных. В первом случае становится известно для каждой вершины графа О' количество в ней устройств определяемого ею типа. После

усечения из графа Q' всех вершин с нулевым заполнением получается окончательное решение - граф Q". Во втором случае должны сработать заложенные экспертом-проектировщиком правила, применение которых и должно будет либо определить внесение необходимых коррективов, либо дать отказ. В последнем случае потребуется обратиться к специалисту-эксперту. Накопление решающих правил или замена одних, устаревших, на новые в базе знаний ведет к все большей "интеллектуализации" системы.

Этап 5. На этом этапе пользователь может провести статистическое моделирование функционирования полученного проекта ВК АИС.

Учитывая тот факт, что в реальных АИС того класса, который мы рассматриваем (организационного типа), заявки поступают как правило, дискретно, а вершины графа Q" фактически можно рассматривать как многоканальные устройства, то ВК АИС в целом можно отнести классу систем массового обслуживания, машинное моделирование которых позволяет проводить язык моделирования дискретных процессов GPSS. Его реализации имеются почти на всех видах цифровых электронных вычислительных машин.

На этом этапе работы ИПК получают временные характеристики спроектированного ВК АИС. Если они не отвечают наперед заданным экспертами, то ,как и на предыдущем этапе, логический процессор должен обратиться к решающим правилам, чтобы определить к какому из предшествующих этапов надо вернуться и какие корректировки данных надо произвести, чтобы получить (возможно) лучшее решение. Здесь также накопление решающих правил или замена одних, устаревших, на новые в базе знаний ведет к все большей "интеллектуализации" системы.

Автоматизация подготовки данных.

Практика показывает, что одной из наиболее сложных проблем при итерационном процессе разработки систем является проблема машинной реализации программно-алгоритмического обеспечения. При этом практическое использование программных средств наталкивается на ряд проблем технологического характера таких, как большая трудоемкость процессов подготовки и корректировки исходных данных, трудности стыковки с внешними файлами, программными комплексами и системами и т.п.

Решение перечисленных проблем возможно, например, за счет автоматизации процедур генерации текстов программ и исходных данных для всех этапов работы ИПК (от ввода данных до начала работы соответствующей его подсистемы); автоматизированного контроля данных и ,как уже отмечалось ранее, за счет введения в ИПК логического процессора, следящего за ходом вычислительного процесса и полученными результатами, оценивающего их и принимающего соответствующие решения. В этом случае, сразу же отпадает необходимость в отладке, поскольку считается, что подавемые на вход подсистем данные и программы заведомо верны.

В ИПК реализованы подсистемы, которые по "текущему" экземпляру графа автоматически подготавливают: данные для пдсистемы синтеза (этап 2), подсисем усечения графа и "привязки" ТГ (этап 3) и тексты программ на языках пакета прикладных программ "Линейное программирование" (этап 4) и для интерпретатора языка СРББ (этап 5).

В четвертой главе изложена концепция и приведено описание реализации процедурно-продукционной инструментальной среды "ИКАР".

Современные информационные технологии предполагают использование данных в новых формах представления. Прежде всего, это различного рода знания экспертов и соответствующая их обработка. Система получится полнее и гибче, если будет иметься возможность манипулирования и процедурными и продукционными методами обработки данных в рамках одного программного продукта. Программные компоненты логического процессора (в дальнейшем логическая компонента) были объединены с программными компонентами разработанного Паскале-подобного процедурного языка (ПЯ) в единую инструментальную среду с соответствующим внутренним интерфейсом, предназначенным для связи по данным и по управлению между обеими компонентами. В информатике такие системы получили название "пустых оболочек экспертных систем (ЭС)" (сокращенно - ОЭС).

Решение любой прикладной задачи с применением ОЭС "ИКАР" может начинаться либо с выполнения программы на ПЯ, либо с применения правил решателем ОЭС. В правилах типа "ЕСЛИ <условия>... ТО <действия>...;" в качестве условий могут

выступать не только некоторые "факты", которые имеют место быть в данной ситуации (истинность условия) или, наоборот, отсутсвовать (ложность условия), но и результаты некоторого процедурного счета (работы программы) с теми же результатами выполнения (истинность/ложь). В качестве "действий" могут выступать различного рода процедуры, которые необходимо выполнить, поскольку левая часть правила (по всем условиям) истинна, и правило в этом случае получает статус "применимое".

В частности, именно такие ситуации и встречались при разработке ИПК, описанного в третьей главе. В качестве "дествий" выступали вызовы соответствующих его программных подсистем (синтез, усечение, линейное программирование, моделирование и др.).

После программной реализации автором первой версии ОЗС "ИКАР", весь ИПК был реализован на ее основе. Появилась возможность быстрого и удобного пополнения и модификации разделов знаний для каждой из из его подсистем. Процедурная компонента (реализованное подмножество ПЯ) дополнена возможностями вызова внешних программ и ППП, написанных на любых языках программирования в рамках операционной среды MS DOS для ПЭВМ типа IBM PC/AT.

В заключении изложены основные результаты диссертационной работы.

В приложения вынесены описания разработанных СУБД и ОЭС, результаты работы отдельных подсистем ИПК и функциональные схемы разработанного программного обеспечения, а также копия акта о внедрении результатов диссертации.

Основные результаты работы.

1 . На основе анализа процесов проектирования существующих методов и систем ВК АИС разработан и реализован новый метод автоматизации этапа концептуального проектирования ВК АИС с применением аппарата представления и обработки знаний. Метод является итерационным и состоит из 5 этапов:

- логический вывод концептуальной схемы на основе экспертной базы знаний и данных, получаемых в результате диалогового опроса пользователя;

- синтез КТС АИС на основе полученной из БДКПТС выборки и

с топологией концептуальной схемы, полученной на первом этапе ("выращивание графа");

- понижение размерности "выращенного графа" путем исключения из рассмотрения при поиске в БДКПТС технических средств заведомо неприменимых в ВК АЙС;

- автоматическая генерация текста программы для решения задачи целочисленного линейного программирования (ЦЛП) и определение текущей структуры и состава ВК АИС в результате решения задачи ЦЛП по критерию минимума приведенных затрат;

- автоматизированная генерация текста программы для пакета статистического моделирования GPSS и статистическое моделирование (оценка полученного текущего результата по временам решения задач с имеющимися ограничениями на время решения).

2. Разработан и реализован способ применения неформализованных знаний пользователей при выборе структуры ВК АИС на основе использования логического процессора.

3. Разработан и реализован способ синтеза реальной структуры ВК АИС, предусматривающий преобразование концептуальной схемы ВК в реальную схему по информации из специализированной БДКПТС.

4. Разработан способ формализованного представления элементов структур КПТС АИС в специализированной БДКПТС на основе графовых представлений.

5. Реализованы программные средства ведения БДКПТС, которые обеспечивают актуальность информационного фонда, удобный механизм модификации информации и контроль корректности данных. Средства поддержки БД КПТС применимы для представления структур с различными существующими способами комплексирования однородных и разнотипных средств вычислительной техники.

6. Разработаны методы автоматической и автоматизированной генерации программ и подготовки данных в графовых моделях на примере использованных в ИПК пакетов прикладных программ.

7. ИПК реализован в виде законченного макета программного продукта для различных операционных платформ (ОС ЕС, MVS, MS DOS).

8. ИПК прошел апробацию для различных целей практического использования (при проектировании ВК для сети

информационно-вычислительных токсикологических центров в Центре острых химических отравлений при Московском НИИ Скорой помощи им. Склифосовского и в учебном процессе в МИРЗА).

9. В ходе работ по созданию ИПК разработана и реализована ОЭС "ИКАР", которая является базой для логического процессора ЙЖ. ОЭС "ИКАР" является универсзлной и может найти применение при разработке прикладных ЭС в различных предметных областях. В частности ОЭС "ИКАР" была использована при разработке конкретной ЭС по токсикологии.

10. Разработан язык внутреннего представления знаний для ОЭС "ИКАР" (логического процессора), позволяющий создавать высокопроизводительные ЭС.

11. Разработанны методы и программные средства "дружелюбного" интерфейса для приобретения знаний от эксперта.

12. Разработан способ представления графа и операций на нем для решения задач на продукционном языке на примере задач усечения и транзитивного замыкания.

13. Разработан траслятор знаний ОЭС БЕСТООЬБ, использующей модель представления знаний на основе раширенных семантических сетей, во внутреннее представление знаний ОЭС "ИКАР". Транслятор, по-существу, является практическим примером частного решения проблемы интеграции БЗ с различными моделями представления знаний и, поэтому методы построения такого траслятора могут быть использованы для решения общей проблемы интеграции БЗ.

Список опубликованных работ по теме диссертации.

1. Пузанов В.В., Прохоров А.Г. и др. Выбор СУБД в условиях распределенной обработки данных II В сб.: "Методы прикладной математики и системного программирования". М.: МИРЭА, 1985, сс.37-54.

2. Пузанов В.В., Прохоров А.Г. и др. Математическая модель оценки эффективности использования средств вычислительной техники на предпроектной стадии // В сб.: "Математическое обеспечение ЭВМ, комплексов и сетей". Л86, М.: МЭИ, 1986, сс.29-36.

3. Пузанов В.В., Прохоров А.Г. и др. Анализ и выбор комплекса программно-технических средств систем обработки

данных // В сб.: "Компьютеризация производства и управления в условиях интенсификации экономики". М.: АНХ при СМ СССР, 1986, сс.100-107.

4. Пузанов В.В., Прохоров А.Г. и др. Метод автоматизированного проектирования АИС // В сб.: "Прикладное и системное программирование". М.: МИРЭА, 1986, сс.126-137.

5. Пузанов В.В., Прохоров А.Г. Гибридная система автоматизированного проектирования программно-технических средств АСУ// В сб.: трудов "Информатика и вычислительная техника". М.: МИРЭА, 1988, сс.73-76.

6. Пузанов В.В., Прохоров А.Г. Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу "Лингвистическое и программное обеспечение САПР". М.: МИРЭА, 1988, 28с.

7. Пузанов В.В., Прохоров А.Г. Синтез структуры КТС АСОД// В сб.: трудов "Математическое обеспечение ЭВМ и системное программирование". М.: МИРЭА, 1989, сс.23-31.

8. Прохоров А.Г. Специализированная подсистема автоматической генерации моделей КТС АСОД // Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Моделирование систем автоматизированного проектирования, АСНИ и гибких автоматизированных производств". Тамбов, 1989, с.157.

9. Прохоров А.Г., Колтыпин С.И. Применение средств логического программирования в задаче выбора КТС АСОД // В сб.: Вопросы радиоэлектроники, $3, серия "Вычислительная техника", 1991, сс.37-49.

10. Прохоров А.Г., Колтыпин С.И. Интерпретирующий когнитивно-алгоритмический решатель (ИКАР) как ядро инструментальной среды для выбора КТС АСОД // В сб.: Вопросы радиоэлектроники, й1, серия "Вычислительная техника", 1992, сс.44-56.

11. Дагаев В.Н., Пузанов В.В., Прохоров А.Г. Экспертные системы в токсикологии // В ежегоднике: Системы и средства информатики. Вып. 5. - М.: Наука, 1993, сс.63-71.

04.05.1994. Тираж 80 экз. Бесплатно.

Ксерокс ИПИРАН. 117900, г. Москва, ГСП-1, ул. Вавилова, 30/6.