автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.14, диссертация на тему:Методы организации распределенной обработки знаний в локальных сетях ЭВМ

ю

СП

«г

ИНСТИТУТ КИБЕРНЕТИКИ АКАДЕМИИ НАУК АЗЕРБАЙДЖАНА

на правах рукописи

о_

АЛИЕВ ЭЛЬЧИН РАШИД оглы

УДК 681.324

МЕТОДЫ ОРГАНИЗАЦИИ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ОБРАБОТКИ ЗНАНИЙ В ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЯХ ЭВМ

05.13.14 - Системы обработки информации и управления

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Баку-1995

Работа выполнена в Институте кибернетики Академии Наук Азербайджана.

Научный руководитель: доктор технических наук Аббасов A.M. Официальные оппоненты: доктор технических наук,

Защита состоится марта 1995г. в 14.00 час. на

заседании специализированного Совета Н.004.21.01. при Институте кибернетики АН Азербайджана по адресу: 370141, г.Баку, ул.Ф.Агаева, 9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института кибернетики АН Азербайджана.

Автореферат разослан февраля 1995г.

Ученый секретарь специализированного совета,

профессор, академик Международной Академии Информатизации Кульба В.В., кандидат МЗТ. наук, доцент Гусейнов Б.А.

Ведущая организация: Институт проблем передачи

информации Российской Академии Наук

к.т.н., с.н.с.

Нусратов O.K.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Ускоренные темпы роста интенсивности и объема информации, потребность в совершенствовании средств и путей её' передачи и обработки обусловливают необходимость информатизации всех сфер экономического и социального развития общества, осуществление которой невозможно без использования современных методов и средств новой информационной технологии. Определяющим направлением на пути информатизации общества является применение технологии распределенной обработки информации.

Системы распределенной обработки информации, функционирующие в локальных сетях ЭВМ, являются на сегодня одним из перспективных направлений в развитии новой информационной технологии. Это связано с тем, что локальные вычислительные сети (ЛВС) характеризуются широким разнообразием методов и средств обработки и передачи информации и, благодаря этому, покрывают практически все информационные задачи, связанные с административным управлением производством, проектированием новой техники и технологии, планированием и учетом, научными исследованиями, автоматизацией производства и т.п.

К настоящему времени сетевая технология обработки информации, как правило, базируется на применении распределенных баз данных (РБД) и определяется работами по разработке архитектуры, протоколов функционирования БД, методов управления ими и пр.

Второе направление работ в области развития сетевой технологии обработки информации характеризуется созданием и применением в сетевой среде распределённых баз знаний (РБЗ) и систем поддержки принятия решений (СППР). Применение РБЗ в локальных сетях ЭВМ вызвано потребностью в создании интеллектуальных систем управления в предметных областях, трудноподдающихся формализации.

Следует отметить, что если технологии распределённой обработки данных уделено достаточное внимание, то исследование в области распределённой обработки знаний только начинаются. В этой связи вопросы построения РБЗ на базе ЛВС и исследования их эффективности являются актуальными и представляют определенный теоретический и практический интерес в области создания и применения систем обработки информации.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка принципов построения и прикладных методов проектирования распределённых интеллектуальных систем обработки знаний, а также способов их реализации в локальных сетях ЭВМ. В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие задачи:

-разработка методов обработки знаний в распределённой среде и принципов построения распределённых баз знаний в локальных сетях ЭЗМ;

-разработка принципов построения систем управления распределёнными базами знаний (СУРБЗ) и принципов построения распределённых систем принятия решений (РСПР) в ЛВС;

-разработка средств общесистемного управления распределёнными базами знаний в ЛВС;

-исследование системных характеристик в системах распределённой обработки знаний;

Методы исследования базируются на применении теории „ сетей ЭВМ, теории нечётких множеств, методов математического программирования и теории массового обслуживания.

Эффективность разработанных методов и предложенных моделей обработки знаний подтверждается экспериментальными исследованиями, проведёнными на базе ПЭВМ типа IBM PC и результатами внедрения.

Научная новизна проведённых исследований и полученных в диссертационной работе результатов заключается в:

-разработке формальных методов распределённой обработки знаний и принципов построения распределённых баз знаний в локальных сетях ЭВМ;

-развитии методов проектирования общесистемных средств управления распределёнными базами знаний в ЛВС;

-развитии системного подхода и методов математического моделирования для выявления и исследования системных характеристик распределённых систем обработки знаний в локальных сетях ЭВМ.

Практическая ценность работы. Полученные в диссертационной работе результаты направлены на развитие распределённых интеллектуальных систем обработки знаний в сетях ЭВМ, ' позволяют повысить качество, достоверность решений, принимаемых в процессе их проектирования и обеспечить приемлемую точность определяемых при этом параметров и системных характеристик. Решения доведены до

уровня расчётных формул и процедур и реализованы на ПЭВМ IBM PC. Практическая ценность полученных результатов определяется использованием материалов диссертации: -для создания распределённых баз знаний; -при разработке архитектуры и программного обеспечения экспертных систем или систем поддержки принятия решений в различных проблемных областях;

-при разработке общесистемных средств управления распределёнными базами знаний и распределёнными системами принятия решений;

-для исследования технико-эксплуатационных характеристик систем поддержки принятия решений.

Реализация и внедрение результатов работы. Основные результаты диссертационной работы получены автором в ходе выполнения научно-исследовательских работ по программам "Новые поколения вычислительной техники и информационной технологии" и "Математические методы моделирования и управления в народном хозяйстве на основе новых поколений вычислительной техники" по фундаментальным исследованиям АН СССР.

Результаты работы нашли.внедрение: -в разработках научно-исследовательского проекта "Система управления ■ распределенными базами знаний", выполняемого в рамках фундаментальных исследований АН СССР; " '

-в разработках научно-исследовательской темы "Разработка и внедрение экспертной системы для автоматизации организационного управления", выполняемой а рамках фундаментальных исследований АН Азербайджана.

Апробация работы. Научные и практические результаты работы догадывались и обсуждались на следующих международных, всесоюзных и республиканских симпозиумах, конференциях, семинарах:

-межотраслевой семинар по технологии разработки автоматизированных систем (Москва, 1988г.);

-международная конференция по локальным сетям -ЛОКСЕТ-90 (Рига, 1990г.);

-международный симпозиум 1FAC по большим системам управления ISS (Пекин, 1992г.);

-международная конференция IFAC/IFORS/HASA/TIMS по системам принятия решений - SSD (Варшава, 1992г.);

-международная конференция по компьютерным сетям • INTERNET-93 (Сан-Франциско, 1993г.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 118 страницах, содержит 4 таблицы, 15 рисунков, список литературы, включающий 122 • наименования и приложение на одной странице.

s

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель исследований, показана научно-практическая значимость работы и приведена краткая аннотация её содержания.

Первая глава посвящена анализу состояния работ в области распределенной обработки информации в локальных сетях ЭВМ. Показаны объективные причины появления ЛВС, получивших в последние годы бурное развитие и выделившихся в отдельный класс вычислительных сетей. В частности, отмечено, что появление ЛВС обусловлено необходимостью интеграции информационных, вычислительных и прочих ресурсов территориально-рассредоточенных автоматизированных рабочих мест в пределах предприятия, объединения и т.п.. Приведены функциональные особенности ЛВС, главной из которых является наличие единого для всех абонентов высокоскоростного канала (единой передающей среды), позволяющего однотипным или разнотипным средствам ВТ сообщаться друг с другом. Показаны назначение и приложения ЛВС в географически и функционально распределённых системах обработки и хранения информации, их ■ место в глобальных иерархических вычислительных системах.

Обзор работ по ЛВС осуществлён с ориентацией на Базовую эталонную модель открытых систем, разработанную Международной организацией по стандартизации ISO. Показано, что и как в глобальных сетях, организация ЛВС базируется на-принципе многоурос::<5вого управления процессами. Описаны уровни ЛВС и их функции. Отмечена специфика ЛВС,

заключающаяся в отходе от традиционной семиуровневой структуры протоколов сети в силу их избыточности для ЛВС и использовании в последней системы протоколов, имеющих меньшее число уровней.

Далее исследовано состояние работ в области представления и обработки знаний. Выделены специфические признаки знаний и особенности, отличающие их от данных. Отмечено, что технология обработки знаний в сравнении с технологией обработки данных находится на Начальном этапе своего развития и относится к менее изученным проблемам информационной технологии, а имеющиеся в этой области результаты получены, в основном, в области сосредоточенной обработки информации.

Обзор работ и систем, основанных на знаниях, позволил осуществить классификацию этих систем по следующим признакам: по способу представления, хранения и распределения знаний, назначению систем, методам организации доступа и быстродействию систем, степени интеллектуализации.

Процесс обработки знаний складывается из представления и манипулирования знаниями и выработки на их основе решений. Проведен также анализ методов представления и

т

манипулирования знаниями при распределённой обработке последних. Показана необходимость применения распределённых баз знаний, вызванная потребностью в создании ' интеллектуальных систем в • предметных областях, трудноподдающихся формализации. При этом отмечено, что в

к.

процессе управления сложными системами возникает необходимость распределённого принятия решений, связанная с учетом различного рода функционально и географически

распределённых знаний о предметной области и потребностью коллективного принятия решений географически разобщёнными лицами, . принимающими решение. Автоматизация процесса принятия подобных решений требует создания и ведения распределённых баз знаний и разработку на их основе специальных методов принятия решений. Выделены особенности -проектирования РБЗ, отличающие их от традиционных распределённых систем обработки информации и требующие решения дополнительных задач.

Одним из ключевых вопросов организации распределённых систем обработки знаний в ЛВС является разработка общесистемных средств управления РБЗ, от удачного проектирования которых зависят такие . характеристики распределённых систем обработки знаний, как настраиваемость и надежность системы, мобильность и реализуемость программного обеспечения, стоимость и удобство эксплуатации. В этой же главе проанализированы пути развития общесистемных средств распределённых систем обработки знаний. Обзор позволяет сделать заключение о том, что к настоящему времени отсутствуют теоретически обоснованные проектные решения по архитектуре общесистемных средств распределённых систем, обработки знаний. Это предопределяет необходимость решения проблемы систематизации методологии и вытекающие отсюда задачи, среди которых можно выделить декомпозицию структуры и упорядочение функций общесистемного управления, синтез структуры компонентов и др. Отмечено, что современный этап развития общесистемных средств управления связан с организацией технологии распределённой обработки знаний в - сетях ЭВМ. Последнее предполагает создание и ведение в

сетевой среде РБЗ и разработку общесистемных средств управления ими.

Во второй главе рассмотрены методы организации и ведения распределённых баз знаний в локальных сетях ЭВМ. При проектировании РБЗ в ЛВС приходится учитывать ряд дополнительных требований, к числу которых можно отнести ограничение на время реакции, принятие решений на основе противоречивых знаний ввиду несогласованности ввода знаний различных экспертов об одном и том же предмете, удобство в физическом и логическом распределении БЗ, развязка представления знаний от процесса принятия решений и т.п. Показано, что наиболее подходящим способом представления знаний в распределённой среде, отвечающим вышеизложенным требованиям, является нечёткая модель, согласно которой каждый объект представляется тройкой {Б.Т.Р}. Здесь Б -множество свойств, присущих объекту, Т - его временные, а Р -пространственные характеристики. Соответствие свойств, временных и пространственных характеристик объектам представляется четырехмерной реляционной матрицей нечеткого отношения:

Ог(а):цгМ-^[°>1],2е{з,Т,Р} (1) .

Представление знаний в виде (1) позволило решить ряд .задач, свойственных распределённым системам обработки информации: это интеграция БЗ с разнородными представлениями знаний, создание унифицированных методов поиска знаний группой географически и функционально разобщенных ЛПР.

Сущность процесса обработки знании заключается в представлении и манипулировании знаниями и принятии на их'

основе решений. В общем случае процесс принятия решений сводится к выбору эффективных альтернатив среди возможных. При этом каждая альтернатива представляется в виде тройки {8,Т,Р} и характеризуется с одной стороны, отношением свойств к данной альтернативе, с другой - отношением предпочтения альтернатив по каждому ир свойств. Приняв для каждого множества Б.Т.Р известным нечёткое отношение предпочтения ср на множестве альтернатив . X и различая элементы множеств Б.Т.Р по . важности функциями принадлежности результирующее подмножество эффективных альтернатив можно выразить пересечением

Из последнего следует, что эффективной считается альтернатива, выбранная из множества

Поиск необходимых знаний и принятие на их основе решений в распределённой среде функционально связано с разбиением РБЗ на фрагменты. Для фрагментарно-распределённой ЬЗ выделены три типа разбиения горизонтальное, вертикальное и смешанное. В свою очередь, для каждого способа фрагментации при физическом распределении знаний в различных базах возможно ■ дублирование знаний с целью обеспечения надежности и повышения быстродействия распределённой •системы обработки знаний. В работе различаются РБЗ без наличия копий и РБЗ с множественными копиями при горизонтальном, вертикальном и смешанном

фрагментировании РБЗ. Приведены особенности и назначение каждого типа фрагментирования.

Важнейшим средством для организации обработки знаний, распределённых по различным узлам ЛВС, является система управления распределёнными базами знаний (СУРБЗ). Рассмотрены принципы построения СУРБЗ, основное назначение которой заключается в представлении прикладному программисту возможности представления, накопления и манипулирования знаниями, распределёнными по узлам сети, обеспечение коллективного доступа, защита знаний и т.п. Выделены особенности управления доступом к СУРБЗ, сводящиеся к следующему: 1) запрос на отыскивание знания транслируется по всем фрагментам БЗ и извлекаются все аналогичные знания; 2) актуализация осуществляется не по всем аналогичным знаниям, а' только по тем, на которые есть полномочия. Алгоритмы реализации таких полномочий могут быть разными в зависимости от юридических прав хозяев знаний, их компетентности и доверия друг к другу. Предложен один из таких алгоритмов, называемый методом предъявления полномочий.

Показаны характерные особенности распределённого принятия решений, заключающиеся в необходимости учета в решении общей задачи функционально и географически распределённых знаний, коллективного принятия решений географически разобщенными ЛПР, многоэтапное™ вследствие географического распределения фрагментов по узлам сети, трудоёмкости и нецелесообразности принятия решений на основе всей РБЗ в глобальном масштабе.

Особенности процесса распределённого принятия решений нашли свое выражение в структуре и принципах организации

распределённой системы принятия решений (РСПР). Приведены общее описание основных структурных компонентоэ РСПР и схема их взаимодействия. Показаны назначение и функции РСПР. Основными компонентами РСПР являются администратор системы (АС), интерфейс пользователя (ИП), среда связи (СС), система управления распределёнными базами знаний (СУРБЗ) и прикладные программы (ПП).

Третья глава посвящена вопросам проектирования общесистемных средств управления распределёнными базами знаний в локальных вычислительных сетях. В ней выделены функции общесистемного управления распределёнными базами знаний, рассмотрена система управления распределённой обработкой знаний и ее структурные компоненты, показано место и назначение ПП в распределённой обработке знаний и принятии решений, исследованы вопросы общения системы и пользователя в распределённой системе обработки знаний.

Независимо от физического способа реализации распределённая система обработки знаний (РСОЗ) рассматривается как множество прикладных процессов, осуществляющих локальную обработку фрагментов знаний, расположенных в отдельных узлах ЛВС и взаимодействующих друг с другом через СС под общесистемным управлением. .Описана технологическая схема распределённой обработки знаний на уровне структурных элементов в соответствии с предложенным алгоритмом выполнения пользовательских запросов.

Следует отметить, что практическая . реализация распределённой обработки знаний сводится к разработке РСПР, сущность которой заключается в создании и ведении РБЗ и

принятии на их основе решений, т.е: в РСПР процессы представления и обработки знании ч принятия решений логически развязаны. С учетом специфики РСОЗ и соответствующих требований к общесистемной архитектуре выделены функции общесистемного управления распределенными базами знаний а "ЛВС, к которым, в частности отнесены управление входом пользователей в систему, контроль доступа к системе и её ресурсам, управление доступом к СС, управление доступом к информационным ресурсам и т.д. Приведены описание каждой из функций, их взаимосвязь и взаимозависимость, показана степень их реализуемости.

Поставлена задача синтеза эффективной структуры • системы .управления (СУ), сводящаяся к упорядочению функций СУ в отдельные подмножества и в распределении их по узлам ЛВС таким образом, чтобы: 1) функциональная зависимость между уровнями была наименьшая; 2) удовлетворялись требования, предъявляемые к РСОЗ, такие как настраиваембсть и надёжность, быстродействие и мобильность, реализуемость программного обеспечения и т.д. Решением данной, задачи выделены три уровня разбиения: уровень управления или АС, уровень системного сервиса, уровень ресурсов. Из предложенной систематизации функций СУ следует, что в РСОЗ основные функции по общесистемному управлению возлагаются на администратор системы (АС).

- Приведены функции АС, сводящиеся, в частности, к управлению прозрачным доступом к системе; обработке пользовательского запроса на системном уровне для идентификации требуемого ресурса и определения его местонахождения в сети; управлению взаимодействием

прикладных программ; СС и СУРБЗ и т.п. Второй уровень общесистемного управления обеспечивает системный сервис. Функции этого уровня сводятся к организации системы справочников, сбору и обработке статистической информации, осуществлению перегенерации системы. Третий уровень общесистемного управления - уровень ресурсов, включает в себе функции доступа к информационным ресурсам, функционирование СУРБЗ и модуля управления прикладными программами и т.п.

Центральное место в распределённой обработке знаний и принятии решений занимают прикладные программы, что объясняется тем, что 1) ПП являются главным обрабатывающим звеном поступающей извне в систему информации; 2) прикладное программное обеспечение занимает в РСОЗ довольно большой объем и является наращиваемым элементом; 3) ПП являются основным элементом взаимодействия пользователя с РСПР в рамках РСОЗ и тем самым во многом определяют семантическую и синтаксическую устойчивость последней. С учетом особенностей ПП выделены требования к ним. Отмечено, что прикладные программы в РСПР осуществляют реальное воплощение в практику процесса распределённого принятия решений. В зависимости от географического и функционального распределения ЛПР и знаний внутри одной предметной области в РСПР предусмотрено принятие решений на основе схем: 1 ЛЛР-1 Б3;1 ЛПР-Ы БЗ;Ы ЛПР-1 БЗ; N ЛПР-Ы БЗ. Для получения необходимых знаний ПП взаимодействуют с СУРБЗ.

Одним из важнейших компонентов РСПР является интерфейс пользователя (ИП). В работе показано, что в РСПР

должен использоваться ' интеллектуальный ИП, имеющий двухуровневую структуру. Интеллектуальность ИП заключается в проведении общения пользователя с системой на ограниченном естественном языке с использованием специальных словарей. На первом уровне пользователю предоставляется словарь для общения АС, в результате чего формируются имена ресурсов или ПП, по которому должен реализовываться пользовательский запрос. На втором уровне пользователю предоставляется такой же инструмент в рамках ПП. Показана общая структура системы общения в РСПР, в которой выделены три типа ИП: Й1-интерфейс пользователя с АС; И2-интерфейс пользователя с ПП; ИЗ-интерфейс АС с ПП. Выявлены требования, предъявляемые к-каждому из перечисленных интерфейсов. Приведены структура и алгоритмы реализации каждого типа интерфейса.

В четвертой главе рассмотрены вопросы моделирования и анализа системных Характеристик РСОЗ в локальных сетях ЭВМ. Отмечено, что особенность моделирования на базах знаний, выраженная в логической развязке процессов обработки знаний и принятия' решений, отражается на системных характеристиках РСОЗ, в качестве которых выделены устойчивость и надёжность системы, реакция системы, оптимальное распределение фрагментов знаний и т.п.

Поскольку распределённая обработка внаний реализуется в среде ЛВС, то рассмотрены также вопросы эффективности ЛВС в распределённой обработке знаний. Качество ЛВС определено скоростью передачи сообщений в единицу времени от одного узла к другому. Показано, что эта скорость испытывает в основном влияние двух факторов, отображающих перегрузку системы при росте числа перегрузок ЛВС выше критической и

учитывающихся при оценке пропускной способности V системы передачи данных: числа столкновений и числа необсл'уженных каналом передачи данных сообщений N0, образующих очереди в буферах узлов. Приведен характер изменения числа столкновений и числа необслуженных сообщений в очереди каждого узла ЛВС N0 от нагрузки N(-1 и времени задержки повторных передач соответствующими узлами. Показано, что с ростом времени задержки повторных передач соответствующими узлами функция Ыс(Ъз) обратно пропорциональна функции Ы0(13).

Устойчивость РСОЗ определяется двумя основными компонентами 1 средой связи и сетью прикладных процессов (ППр) и, следовательно, устойчивость может быть нарушена двумя причинами: либо'СС не успевает пропускать сообщения, идущие из одних ППр в другие, либо ППр не успевают обрабатывать транзакции из СС. Рассмотрена вторая задача, т.е. когда СС является устойчивой и с достаточно высокой вероятностью гарантирует доставки транзакции между любыми ППр за конечное время. Прикладным процессом могут быть прикладная программа, база знаний, пользователь, сетевой администратор, периферийные условия ЭВМ и т.д. Основным критерием устойчивости РСОЗ принято предельное сближение к нулю интенсивности потока запросов, получающих отказ на входе . системы:

1-+«о * ........ .....

Б - множество узлов ППр, являющихся источниками запросов, X* -интенсивность потока,входящего в РСОЗ по к-му маршруту запросов; а ^„-интенсивность потока, реально поступающего в

РСОЗ для выполнения по к-му маршруту. Приведены итерационные формулы для определения X*.

Реакция РСОЗ или ответ на пользовательский запрос является ' одним из важнейших параметров системы. Применением методов теории массового обслуживания выведены рабочие формулы для определения среднего времени реакции системы. При этом отмечено, что реальное время ответа в системе зависит от типа запросов, среди которых по географическому принципу реализации можно выделить .следующие: 1) оба процесса, необходимых для выполнения запроса, находятся в том узле, с которого поступил запрос; 2) один из ППр находится в удалённом узле; .3) оба процесса находятся в разных удаленных узлах. Для каждого типа запросов определено среднее время ответа.

Одной из проблем, присущих- распределённым системам обработки знаний,' является оптимизация распределения фрагментов знаний в ЛВС. Поставлена задача оптимального распределения фрагментов знаний и их копий, которая в общем виде сформулирована следующим образом:

Имеется ЛВС, включающая N обрабатывающих узлов, которые размещены во множестве удалённых друг от друга пунктов {А|-Л=1,Ы> и соединены посредством СС. Сеть содержит .логически единую базу знаний, состоящую из фрагментов знаний £ = 1^, каждый из которых имеет г^копий при ограничениях на время реакции и объем памяти в узлах. Общая задача распределения фрагментов знаний сформирована .в виде модели целочисленного булева программирования, согласно которой для

. хранения т{ копий фрагмента f имеем 2хи- = гг.О)

где хИ=1 указывает, что фрагмент f находится 6 k-том узле. Ограничения на память в узлах имеют вид:

2>wLf ¿vk,k = I^T (2)

г

где Lr - длина файла f (фрагмента БЗ), \ - объем памяти для хранения фрагмента БЗ в узле к. Имеется также ограничение (l-xit)xkrtiIk^Tii,i^k,f=p (3)

где tjfk - ожидаемое для узла i время извлечения фрагмента f, находящегося в узле к (от начала запроса до начала приёма), Tjf -максимально допустимое время извлечения фрагмента f для узла

Общая операционная стоимость в единицу времени (С) для обработки F фрагментов знаний в ЛВС, состоящей из N узлов, складывается из стоимости хранения СХр и стоимости передачи-Спер:

С=СХр+Спер (4)

Стоимость хранения может быть вычислена исходя из общего объема памяти, требуемой для записи всех фрагментов БЗ среди N ЭВМ (узлов):

где ач - цена хранения единицы длины файла / в единицу времени на ЭВМ к.

Стоимость передачи состоит из двух составляющих - цены передачи файла (фрагмента БЗ) и цены обновления копий:

C\nzr = - ХJ + £ cJ/rVxV

Hi 'f Цк

где rj - количество копий фрагмента /; сл - цена передачи из узла к в узел i в единицу времени; 1Г - длина каждой, передачи для фрагмента /; Х^ - интенсивность запросов на фрагмент / из узла

/ в единицу времени; pf - частота обновления фрагмента / из узла / после каждой транзакции.

Таким образом, задача распределения фрагментов знаний БЗ по узлам ЛВС сводится к минимизации (4) при удовлетворении условий (2) и (3).

В четвертой же главе описано применение результатов диссертационной работы в экспертной системе АЗЕРЭКС Академии Наук Азербайджана, которая реализована на базе ЛВС IBM PC компьютеров в среде NOVEL NETWARE и предназначена для поддержки принятия решений в сфере научного обслуживания.

В заключении диссертации обобщены основные результаты проведенного исследования:'

1. Предложены модели представления и манипулирования распределенными знаниями в локальных вычислительных сетях, используя методы реляционной алгебры, на основе чего разработаны методы принятия решений для различных схем взаимодействия лиц, принимающих решение и- баз знаний в распределенной среде.

2. Разработана модель работы общесистемного управления распределенными знаниями, основанная на методах математического программирования, с помощью которой синтезирована структура администратора системы по критерию эффективности функционирования систем обработки знаний в ЛВС.

3. Предложены способы построения распределенных баз знаний в ЛВС и разработан*.' алгоритмы децентрализованного управления доступом к РБЗ. 'Решены задачи фрагментации

знаний знаний, которые позволяют обеспечивать реализацию РБЗ по критерию наименьшей операционной стоимости ЛВС.

4. Разработаны принципы реализации пользовательских интерфейсов и получена аналитическая зависимость эффективности их работы от параметров среды связи, которая позволила выработать способы рациональной организации использования ресурсов ЛВС при построении на их базе систем поддержки принятия решений.

5. Получены расчетные формулы для времени реакции системы обработки знаний и аналитически описан процесс прохождения запросов в системе, благодаря чему исследована устойчивость системы поддержки принятия решений на ЛВС.

Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих публикациях:

1. Алиев Э.Р., Корш Л.Б., Кондратьев C.B. Некоторые вопросы распределённой обработки данных в АСОИ директивных органов //Тезисы докладов к областному межотраслевому семинару "Технология разработок и производство автоматизированных систем", 1988.

2. Аббасов A.M., Дадашев Б., Алиев Э.Р. Распределённые базы данных автоматизированной системы обработки информации АН АзССР //Труды Всесоюзной конференции по коммутации пакетов, КОМПАК - Рига, 1989, стр.333-337

3. С.В.Кондратьев, Э.Р.Алиев Машина администратора данных ЛВС. Республиканская научно-практическая конференция молодых учёных и специалистов "Актуальные проблемы информатики и вычислительной техники". Баку, 1990, стр.68-69

4. A.M.Abbasov, E.R.AIiev Architecture and implementation principles of distributed decision-making systems //Procedings of the International Conference on Local-area networks - LOCALNET-90, Riga, 1990, pp.217-221

5. А.М.Аббасов, Э.Р.Алиев Распределённая система поддержки принятия управленческих решений. Международный семинар по вычислительным сетям. Алма-Ата, 199?

6. Э.Р.Алиев, А.А.Алиев, И.М.Ахмедов, З.М.Дадашева Некоторые вопросы администрирования данных в ЛВС. Международный семинар по вычислительным сетям. Алма-Ата, 1992 . _

7. A.M.Abbasov, E.R.AIiev, M.G.Mamedova, Z.G.Jabrayilova Management decision support systems on distributed structure //Proc. of IFAC Symposium on Large Seale Systems, Bujing, China,

1992, pp.621-623

8. A.M.Abbasov, E.R.AIiev, M.G.Mamedova Decision-making based on distributed knowledge base with renational structure HProc. of IFAC/IFORS/IIASA/TIMS Workshop on support systems for decision and negotiation processes - Warsaw, Poland, 1992, pp.5-10

9. A.Abbasov, R.AIiguliev, V.Gasumov, E.AIiev System management for large computer network: experience on design and creation of the Azerbaijan Republic information computer network //International Networking Conference - San Francisco, California,

1993.

10.А.М.Аббасов', Э.Р.Алиев, М.Г.Мамедова, З.Г.Джабраилова Архитектура и принципы реализации распределённых систем принятия решений. //УСиМ, № 5,1993, стр.71-78

АННОТАЦИЯ

Диссертационная работа посвящена вопросам проектирования и создания распределённых систем обработки знаний в локальных сетях ЭВМ, являющихся на сегодня одним из перспективных и малоизученных направлений сетевой технологии обработки информации. Основное внимание уделено вопросам разработки прикладных методов организации распределённой обработки знаний в локальных вычислительных сетях.

Выделена сущность процесса обработки знаний в сетях ЭВМ, сводящаяся к представлению и манипулированию знаниями в распределённой среде с целью выработки и принятия на их основе решений и разработки систем, автоматизирующих процесс принятия решений. Предложены модели представления и обработки распределённых знаний, базирующихся на теории нечётких множеств, и разработаны методы реализации распределённых баз знаний в локальных сетях ЭВМ.

Разработаны структура и принципы реализации распределенной системы принятия решений, осуществляющей на' основе распределённых баз знаний автоматизацию процесса принятия решений.

Предложены принципы проектирования общесистемных средств управления распределёнными базами знаний в локальных вычислительных сетях, приведена эффективная структура системы управления распределённой " обработкой знаний, выделены её компоненты, показаны назначение и функции каждой из них.

Рассмотрены вопросы моделирования и анализа системных характеристик распределённых систем обработки знаний в локальных вычислительных сетях. В частности, исследовано время реакции и устойчивость процесса обработки в таких системах. ; Проведенные исследования базируются на применении теории нечётких множеств, методов математического программирования и теории массового обслуживания. Эффективность разработанных методов организации обработки знаний подтверждается экспериментальными исследованиями, проведёнными на компьютере, и результатами их внедрения в составе распределённой автоматизированной системы обработки информации Академии Наук Азербайджана.

ABSTRACT

The dissertation work is devoted to the problems of design and creation of distributed systems of the knowledge processing on local computer networks that presents one of prospective and len studied lines in the network information processing technology. The main stream is made up to the questions of development of applied method of distributed knowledge processing on the local computer networks.

. The essence of the process of knowledge processing on computer network is outlined, that is reduced to representation and manipulation of knowledge in distributed environment with aim of work out and decision making and development of the systems that automate the process of decision making. The models are proposed for distributed knowledge representation and processing, based on furry sets theory, and the methods are developed for realization of distributed knowledge bases on local computer networks.

The structure and principles have been developed for realization of distributed system of decision making that implements the automation of the process of distributed decision making on the basis distributed knowledge bases.

The principles of design of overall system means of control of distributed knowledge bases on local computer networks are proposed and effective structure of the system of control over distributed knowledge processing is given, its components are outlined and the assignment and functions of all of them are shown.

The questions of modelling and analysis of systems specifications of distributed systems of knowledge processing on local computer networks are considered. In particular, reaction time and stability of processing in that systems are outlined.

The studies conducted are based on the furry sets theory, the methods of mathematical programming and quening theory. The effectiveness of the methods developed for organization of the knowledge processing in confirmed through experimental studies, performed on computer and results of their application in distributed automated system of information processing of Azerbaijan Academy of Sciences.

МУГЭддимэ

Диссертасща иши бу кун мэ"луматларын ишлэнмэсинин шэбэкэ технолокщ'асыкын эн перспектив вэ аз ^рэнилэн саЬэси cajылaн ЕЬМ локал шэбэкэлэриндэ биликлэрин е"малынын паЗланмыш системлэринин ла]иЬэлэшдирилмэси вэ japaдылмacы мзсэлэлэрина Ьэср едилмишдир. Эсас диггэт локал Ьесаблама шэбэкэлэриндэ биликлэрин па^анмыш е"малынын тэшкилинин тэтбиги методларынын ишл энилмэси мэсэ лэ лэринэ i етири лмишдир.

Биликлэрин Ьасил едилмэси, онларын эсасында гэрарларын гэбул едилмэси вэ онларын гэбул едилмэ просесинин автоматлашдырылкасы мэгсэдилэ паЗланмыш муЬггдэ биликлэрин тэсвиринэ вэ манипул]ас1уа едилмэсинэ кэтирэн ЕЬМ шэбэкэлэриндэ биликлэрин е"малы просесшшн маЬ|щэти ачылмышдыр.

Па.)ланмыщ биликлэр базасы эсасывда гэрарларын гэбул едилмэси просесинин автоматлашдырылмасыны Ьэ]ата кечирэн, гэрарларын гэбул едилмэсинин паЗланмыш системинин реаллашдырылмасынын структуру вэ принсиплэри ишлэнилмишдир.

Локал Ьесаблама шэбэкэлэриндэ па]ланмыш биликлэр базасынын идарэ олунмасьшын уму*101 систем васитэлэринин ла]иЬэлэшдирилмэсинин принсиплэри тэклиф едилмиш, биликлэрин па]лаимыш е"малынын идарэ олунмасы системинин сэмэрэли структуру верилмиш, онун компонентлэри тэ'^ин олунмуш, онларын Ьэр биршин мэгсэди вэ функ&у'асы кестэрилмишдир.

Локал Ьесаблама шэбэкэлэриндэ биликлэрин па]ланмыш системинин систем характеристикаларынын моделлэшдирилмэси вэ тэЬлили мэсэлэлэринэ бахылмышдыр. Хусуси Ьалда бу чур . системлэрдэ просесин реаксща муддэти вэ даЗаныглыгы тэдгиг олунмушдур.

Апарылмыш тэдгигатлар ге]ри-дзгиг чохлуглар нэзэридэсшшн, ' рщази програмлашдырма методларынын вэ кутлзвн хидмэт нэзэри^эсинин тэтбигинэ эсасланыр.

Биликлэрин е"малынын тэшкили учун ишлэнилмиш методларын сэмэрэл([л1ун компутердэ апарылмыш експериментал тэдгигатларла вэ Азэрба]чан Елмлэр Академиуасы па]ланмыш автоматлашдырылмыш ииформаау'а е"малы системиннн дахилиндэ тэтбиг олугшасындан-^ алыиан нэтичэлэрлэ тэсдиг олунур. ■ __' //

АЗЭРБА1ЧАН ЕЛМЛЭР АКАДЕМШАСЫ . КИБЕРНЕТИКА ИНСТИТУТУ

Эразма Ьугугу илэ •

ЭЛШЕВ ЕЛЧИН РЭ1ПИД ОГЛУ

УДК 681.324

ЕЬМ локал шэбэкэлэриндэ билнклэриы па]ланмыш е"малынын тэшкили методлары

05.13.14 - Мэ"луматларын е"малы вэ идарэетмэ системлэрн

Техника елмлэри намизэди алимлкк дэрэчэси алмаг учун диссертаащанын АВТОРЕФЕРАТЫ

Бакы -1995