автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Средства оперативной формализации проектных решений в концептуальном проектировании автоматизированных систем

2д

На правах рукописи

ВАЛЮХ ВЕРОНИКА ВАЛЕРЬЕВНА

СРЕДСТВА ОПЕРАТИВНОЙ ФОРМАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ В КОНЦЕПТУАЛЬНОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ

Специальность: 05.13.12 — «Системы автоматизации проектирования» (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ульяновск, 2008

Работа выполнена на кафедре «Вычислительная техника» ГОУ ВПО Ульяновский государственный технический университет

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

СОСНИН Пётр Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кумунжиев Константин Васильевич

кандидат технических наук, Калабановский Александр Борисович

Ведущая организация: Открытое акционерное общество

«Информационные телекоммуникационные технологии» (ОАО «Интелтех»), г. Санкт-Петербург

Защита состоится «14» мая 2008 г. в 15.00 на заседании диссертационного совета Д212 277 01 при Ульяновском государственном техническом университете в 211 ауд (гл. корпус), по адресу 432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, д. 32, УлГТУ

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ульяновского государственного технического университета

Автореферат разослан « 0 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор М.К. Казаков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы Одной из принципиальнейших проблем современной программной инженерии считается чрезвычайно низкая степень успешности (около 30%) разработок автоматизированных систем (АС), интенсивно использующих программное обеспечение (ПО)

Основными источниками негативных воздействий на процессы разработки АС и на результаты таких процессов являются ошибки в формулировках требований и определении спецификаций, неприемлемая степень неопределенностей в формулировках требований, дефекты и пропуски в систематизации требований и спецификаций, а также родственные названным причинам негативы в архитектурных описаниях АС и деталях концептуального проекта

У всех отмеченных негативных воздействий на степень успешности разработок АС есть общая причина, связанная, во-первых, с максимально свободным употреблением естественно-профессионального языка (ЕПЯ), способствующего творческим проектным решениям, а, во-вторых, обусловленная свободой высокая степень неоднозначности употреблений ЕПЯ в рассуждениях проектировщиков и описаниях проектных решений, которые ими создаются

Препятствовать свободному употреблению ЕПЯ в актах принятия проектных решений нельзя, а значит, после регистрации рассуждений и текстов, использованных в построениях проектных решений, затем их следует обрабатывать, нацеливая обработку на снижение негативных воздействий, отмеченных выше

Одним из направлений обработки считают использование специальных искусственных языков, позволяющих повысить степень определенности в описаниях требований, ограничений, архитектурных решений и других деталей концептуального проекта К числу таких языков относятся, например, OBJ (алгебраическая нотация), SDL, Estelle (исполнимые спецификации), Z, В (моделе-ориентированная нотация), ZJML, DFD, Сети Петри (графические языки)

Использование в практике программной инженерии большого количества формальных языков указывает на то, что, во-первых, вопросы, связанные с унифицированными средствами формализации проектных решений, пока еще не получили необходимых ответов и, во-вторых, что исследования в области формализации проектных решений сохраняют свою актуальность

Интересы диссертационной работы сосредоточены на оперативной формализации проектных решений, порождаемых при коллективной разработке АС Оперативность формализации подразумевает пошаговое построение формальных описаний для проектных решений, связанных с построением структурированных концептуальных моделей АС или ее частей

Область исследований - инструментально-технологическое обеспечение работ по формированию требований к АС, определению спецификаций АС и ее

з

составляющих, построению архитектурных описаний АС и других деталей ее концептуального проекта.

В диссертационной работе сформулирована и решена задача, которая вносит в представленную область исследований новые теоретические и практические результаты На формулировку постановки задачи исследований оказали влияние выбор и определение объекта и направления исследований

Функции объекта исследований было решено возложить на методы и средства формализации проектных решений в корпоративных средах автоматизированного проектирования АС

Направление исследований в работе связано с оперативной формализацией проектных решений, позволяющей накапливать составляющие формального описания по ходу их построения и естественно-языкового описания частей структурированных проектных решений

Предметом исследований диссертационной работы являются средства оперативной формализации, построенные на основе имитации машинного перевода текстовых описаний проектных решений и их составляющих и приводящие к повышению степени успешности разработок АС, в первую очередь, за счет своевременного обнаружения и исправления ошибок в описаниях решений

Цель исследований направлена на создание комплекса средств оперативной формализации проектных решений, использующего автоматизированный перевод естественно-языковых описаний на прологоподобный язык семантики в такой версии, которая позволяет за счёт своевременного обнаружения ошибок в очереди (очередь сокращается » в 2 раза), сократить время проектирования АС, снизить расходы на ее разработку Для достижения намеченной цели потребовалось решение следующих

задач

1 Разработать язык оперативной формализации Ь*, удобный для проектировщиков и позволяющий автоматизировать переход от описаний проектных решений на ЕПЯ к прологоподобному языку Ьр их семантики, причем с возможностью автоматизированной коррекции исходных ЕПЯ-описаяий

2 Разработать и исследовать метод оперативной формализации проектных решений, сущность которого определяет автоматизированная имитация машинного перевода

3 Разработать набор методик, обеспечивающих решение задач оперативной формализации проектных решений в рамках вопросно-ответной модели технологий разработки АС

4 Разработать комплекс инструментально-технологических средств, обеспечивающий реализацию оперативной формализации проектных решений в рамках технологий разработки АС

На научную новизну претендуют

1 Язык оперативной формализации проектных решений Ь*, в основу которого положена система моделей сложных предложений естественно-профессионального языка, для каждой из которых существует адекватный

эквивалент языка логики предикатов первого порядка, что позволяет автоматизировать процесс оперативной формализации проектных решений по ходу их построения

2 Метод оперативной формализации проектных решений, применение которого осуществляется в форме автоматизированной имитации машинного перевода описаний проектных решений с естественно-профессионального языка на прологоподобный язык их семантики, что способствует оперативному выявлению ошибок в решениях и их своевременной коррекции, а также снижению степени неопределенности проектных решений в актах понимания и актах материализации решений по ходу жизненного цикла АС

3 Библиотека переводных грамматических соответствий, определяющая для каждого типового сложного естественно-языкового предложения, состоящего из двух простых предложений, его эквивалент на языке логики предикатов первого порядка, применение которой не требует специальных лингвистических знаний от лица, проводящего оперативную формализацию проектных решений

4 Набор методик оперативной формализации проектных решений, обеспечивающий рациональную реализацию метода оперативной формализации с использованием элементов распознавания образов, в том числе, и в тех случаях, когда общее формальное описание проектного решения накапливается шаг за шагом из результатов оперативной формализации для составляющих этого решения

Методы исследований основаны на использовании методов машинного перевода, логики предикатов, теории и практики автоматизированного проектирования, методологии объектно-ориентированного анализа, проектирования и программирования

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием достоверных знаний, методов и средств из логики, теории машинного перевода, прикладной информатики и программной инженерии Практический вклад в достоверность подтверждается внедрением разработанных средств в опытно-конструкторскую разработку

Теоретическую значимость исследования определяют

1 Исследования грамматик русского и английского языков, позволившие для каждого из этих языков построить представительную коллекцию переводных соответствий между сложными предложениями, состоящих из двух простых предложений, и их аналогами на языке логики предикатов первого порядка

2 Обоснования метода оперативной формализации проектных решений, открывающего возможность для лица, не обладающего специальными лингвистическими знаниями, произвести переход от естественно-языковых описаний проектных решений к формальным описаниям их семантики на прологоподобном языке

Практическую ценность работы составляет разработанный комплекс средств оперативной формализации, позволяющий формировать для каждого проектного решения связную совокупность его естественно-языкового и

первопорядкового описаний, а при необходимости и его графического описания

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Грамматика языка оперативной формализации проектных решений, в которой используются только модели сложных предложений, состоящих из двух простых предложений, дополненная правилами преобразования любых сложных предложений в грамматику языка L* и имеющая потенциал, достаточный для формализации любых описаний проектных решений в разработке АС

2 Метод оперативной формализации проектных решений, адаптированный к его пошаговому применению в корпоративной сети, позволяющий осуществлять согласованную формализацию проектных решений группой проектировщиков АС

Реализация и внедрение результатов работы Разработанные программные средства и комплекс методик включены в ОКР, выполненную в ФНПЦ ОАО "НПО "Марс"

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях «Interactive Systems», 2003г (г Ульяновск), «Вузовская наука в современных условиях», 2004г, 2006 г. (г. Ульяновск, УлГТУ), «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке и технике», 2004г (г. Ульяновск), «Проблемы лингвистики, лиш»водидактики и межкультурной коммуникации», 2004 г. (г. Ульяновск), «Interactive Systems And Technologies», 2005г (г Ульяновск), «Актуальные задачи лингвистики, лингводидактики и межкультурной коммуникации», 2006 г (г Ульяновск), «Информационно-математические технологии в экономике, технике и образований», 2006г (г Екатеринбург)

Публикации По материалам диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ

Структура и объём работы Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав с выводами, заключения, библиографического списка использованной литературы, включающего 154 наименования, и приложения Основная часть работы изложена на 183 страницах машинописного текста Диссертация содержит 35 рисунков и 10 таблиц

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования

В первой главе определяется место формализации в процессе концептуального проектирования, определяется место формализации проектных решений в работах по проектированию автоматизированных систем, интенсивно использующих программное обеспечение, и рассмотрены последствия пренебрежительного отношения к этому этапу

Рассмотрен ряд российских и международных стандартов- ГОСТ 19, ГОСТ 34, ISO/IEC 12207 1995 «Информационная технология. Процессы жизненного цикла программного обеспечения», ISO/IEC 15288 2ООО «Управление жизненным циклом. Процессы жизненного цикла системы», IEEE 830-1993 «Рекомендации по разработке спецификаций требований ПО», IEEE 1233-1996 «Рекомендации по разработке спецификаций требований систем»

Представлены результаты аналитического обзора, тематика которого включает- системы управления требованиями, лингвистические средства анализа текстов требований, средства автоматизированной разработки ПО на базе языков формальных спецификаций

Анализ информационного материала обзора позволил сформулировать следующие выводы

1 В системах инструментально-технологического сопровождения разработок АС, или более точно, в процессах извлечения, анализа и управления требованиями, формирования архитектуры и онтологии проекта, а также в процессах генерации программного кода применяются различные методы формализации текстов проектных решений с использованием различных языков формальных спецификаций

2 Наиболее существенным недостатком применяемых методов формализации является разрыв между естественно-языковыми представлениями принимаемых решений и их формальными моделями, заключающийся в том, что переход от текстовых представлений решений к их моделям инструментально не поддерживается

3. Более того, методы и соответствующие им языки формализации требуют от лица, принимающего участие в процессах принятия проектных решений, специальных знаний логики, лингвистики и даже математики

4 Использование языков с семантикой, приближенной к семантике естественно-профессионального языка, как средства для оперативного представления принимаемых решений в анализируемых источниках не представлено

К отмеченному можно добавить следующее Наиболее распространенной и активно применяемой методологией концептуального проектирования в настоящее время является Rational Unified Process (RUP) RUP обеспечивает разработчикам прозрачность и управляемость процесса и позволяет создавать ПО в соответствии с требованиями заказчика

В RUP разработчикам предоставляются мощные средства визуальной оперативной поддержки принимаемых решений Однако в этой современной инструментально-технологической системе разработки АС, а также в других родственных инструментально-технологических системах переход от текстовых представлений решений к их образным концептуальным моделям и текстовым описания таких моделей инструментально не поддерживается

В диссертации предложена идея и схема (рис 1) имитации машинного перевода для перехода от естественно-языковых описаний проектных решений {Rj,} к их формальным представлениям

TiiRj, t,) = S({Cm })

T(Rj,t7) +

JL

L T'(Rj,t2) =S({SCmn})

L' Rj, t3) = S({Cn,CiSC*m„)})

T*(R„t5)

L*

TP(R,,t4)-'

V-

+ Формула

+ Диаграмма

+ Код

Рис. 1 Схема имитации машинного перевода

Единицей автоматизированного перевода является текст T,(Rj, ti), описывающий решение R, в виде совокупности предложений S({Cm }), который шаг за шагом преобразуется в его версию, записанную на специальных формальных языках L', L* и Lp, логика которых построена с использованием логики предикатов.

Перевод нацелен на построение прологоподобного описания TP(RJ; t4) проектного решения R,, повышающего степень строгости спецификации решения, позволяющего выявить и скорректировать ошибки (текст T(R,, t7)) в исходном описании Т,(К]; ti), открывающего возможность для использования средств логики предикатов, а также подготавливающего автоматизированный переход к графическому описанию решения в виде диаграммы и переход к кодам решения на языке программирования

На основании результатов аналитического обзора и идеи об использовании имитации машинного перевода в автоматизированной формализации проектных решений была сформулирована следующая обобщенная постановка задачи диссертационного исследования

T(Z*,to). 1. Разработать комплекс средств оперативной формализации проектных решений для повышения успешности и качества концептуального проектирования автоматизированных систем, интенсивно использующих программное обеспечение.

2. В основу системы средств оперативной формализации положить автоматизированную имитацию машинного перевода на прологоподобный язык 1? совокупности текстов {T,(R'¡, t)} принимаемых решений, каждое из которых может накапливаться фрагмент за фрагментом по ходу построения соответствующего проектного решения Rf

3. Комплекс средств оперативной формализации должен быть реализован для его использования в корпоративных средах автоматизированного проектирования._

Вопросно-ответный анализ обобщенной постановки задачи привел к Use-Case диаграмме (языка UML), представленной на рис 2

Рис 2 Use-Case диаграмма концептуального моделирования

Диаграмма прецедентов раскрывает место и роль результата оперативной формализации (F-модель) среди других моделей, используемых в концептуальном проектировании (О-модели онтологии, диаграммные К-модели, текстовые определения D-модели) Задача сформулирована при условии, что основным источником текстовых описаний проектных решений являются вопросно-ответные (QA) модели проектных решений.

В результате вопросно-ответного анализа задачи исследований была определена необходимость в разработке языка оперативной формализации L*, а также метода оперативной формализации, включая совокупность методик его человеко-компьютерной реализации

Вторая глава связана с построениями и обоснованиями языковых средств, обеспечивающих осуществление оперативной формализации проектных решений с помощью имитации машинного перевода, проводимого по схеме (рис 1)

Сначала в построениях применяется подход к автоматизированному переводу на базе специального класса предикатных моделей предложений естественно-профессионального языка L* В этот класс включены

1 Предикатные модели простых предложений, дополненные ассоциативными составляющими (Ас), в состав которых включена лексика, не уместившаяся в предикатных формах, в том числе и с модальными оценками (О - обозначение модальности «возможность»)

Pr(Sb)Ac; Pr(Sb; Ob)Ac; 3X:Pr(X;Ob); VX,Y: Pr(X; Y) ; OPr(Sb;Ob), где Pr - сказуемое (предикат) предложения, Sb - подлежащее (предметная единица предиката), Ob - дополнение (вторая предметная единица), что позволяет специфицировать свойства объектов и отношения между объектами

2 Предикатные модели сложных предложений, состоящие из двух простых, дополненные также ассоциативными составляющими, полученными в результате объединения ассоциативной лексики предикатных моделей простых предложений, которая дает возможность для поиска переводных соответствий, а значит и для установления логических связей между простыми предикатами

Pr, (Sb„- ObJAci VPrj(Sbj; Obj) Ac„ где V: {<+, V}.

Введённые ограничения на класс предикатных моделей приводят к необходимости создания средств автоматизированного преобразования многосоставных сложных предложений в сложные предложения, состоящие из двух простых предложений.

Выявление предикатных моделей сложных предложений выбранного класса проведено для двух естественных языков - русского и английского

Построенная коллекция предикатных моделей русского языка состоит из 36 моделей, источником которых послужил информационный материал «Академической грамматики русского языка» (в редакции 1982 года)

В состав коллекции предикатных моделей русского языка, в том числе, включены следующие

A) Identity( Prm(Sbm; ObJAcm; Possibility (Pra(Sba; ObJAcJ),

где

- Ргю Sbm, Obm, Acm, Pra, Sba, Oba, Aca - предикат, субъект, объект и ассоциативная составляющая главного и придаточного предложений соответственно,

- Identity - дополнительный предикат, обозначающий тождество между двумя объектами, указанными в скобках Подобные модели строятся для предложений со сравнительными (союзы «будто», «точно» и тп) или отождествительными (сочетание указательных местоимений и союзов «такой

словно»,«такой как» итп) отношениями,

- Possibility - предикат, обозначающий модальность «возможность» в логике предикатов Помимо логических союзов в логике предикатов есть средства, позволяющие квалифицировать само суждение Таковыми средствами являются модальности. В рассматриваемой модели в предикате придаточного предложения согласно смыслу упомянутых союзных средств содержится предполагаемое или возможное событие,

Б) Р:- Prm(Sbm; ObJAcm , Pra(Sbm; Ob J Aca - наиболее распространенная модель в библиотеке Согласно правилам языка Пролог запись такого вида означает, что если оба условия Ргт и Рга выполняются, то логическим следствием из них является Р Смысл модели состоит в том, что вся ситуация в целом, описанная в сложном предложении, возможна тогда, когда выполнимы две ее составляющие, описанные в главном Ргт и придаточном Рга предложениях Упоминание в предикате придаточного предложения субъекта главного предложения указывает на то, что в придаточном предложении отсутствует подлежащее

Коллекция моделей английского языка состоит из 28 моделей и построена на основе ряда университетских учебников по грамматике английского языка для лингвистических и педагогических специальностей

В таблице 1 представлен фрагмент сопоставления коллекций русского и английского естественных языков (ЕЯ) на предмет логического и семантического соответствия

Таблица 1

Английский язык Русский язык Формула

Condition а) <Ря><и><?а>| <и><Ра>, <Р„> <«> = 'i/'| 'unless'] 'on condition that 'provided' б) <Pm>, <P„> I <Pa>, <Pm> (бессоюзное предложение, где в <Рт> имеет место инверсный порядок слов, как в вопросительных формах, либо <Р,„> =should <Р>) Условные [сложноподчиненные, детерминантаые, предложения обусловленности] а) <Рт>, <и><Ра> | <и><Ра>, <Рт> <и> = 'если 1 'если бы' б) Если <Ра>, то <Рт> Ра * Рт Рщ •~ Ра

... ...

В состав коллекции предикатных моделей сложных предложений английского языка, например, включены

А) Р not (Pr,(Sbi;Obi)), not (Pr2(Sb2;Ob2)), где not - дополнительный предикат, указывающий на отрицание (связка «не» в логике) Подобные модели в библиотеке формул английского языка приемлемы для предложений, построенных по следующей схеме Neither <Pr{>, nor <Рг2>

Б) Р:- Prm(Sbm; Ob J Ас т, Pra(Sconj; ObJAcm где Sconj - союзное слово, организующее отношения подчинения двух предикатов Ргт и Рга Объяснение причины, согласно которой возникла необходимость использования союзного слова для построения формулы сложного предложения, находится в правилах грамматики ЕЯ, где сказано, что союзное слово, кроме формирования структуры сложного предложения, является еще и членом придаточного предложения

Из приведенных примеров можно заметить, что ряд модальностей переведен в разряд предикатов, но не более, чем в служебных целях

Выбор и использование (для построения предикатных моделей) двух естественных языков преследовали следующие цели

1 Сопоставление состава двух коллекций для оценки их представительности

2 Потенциальное расширение возможностей разрабатываемого комплекса средств за счет его применения к русскоязычным и англоязычным описаниям проектных решений.

Разное количество предикатных моделей сложных предложений (состоящих из двух простых) в русском и английском языках обусловлено спецификой этих языков, в первую очередь строгим порядком слов английского языка, который в русском языке компенсируется за счет специальной лексики

Результаты анализа грамматик и их сопоставления позволили специфицировать грамматику языка L для русской версии языка L в виде следующей системы.

«Т»::= «С» | «Т»«С» «С»::= «SC» | «TSC»

«SC»::= «Рг» «(» « Sb» «)» «Ас»\«Рг» «(» « Sb» «;» «ОЬ» «)» «Ас» «TSC»::= «Identity» «(» «SC» «;» «Possibility» «(» «SC» «)» «)»

«TSC»::= «SC» «,» «SC»

«TSC»::= «not» «(» «SC» «)» «Л» «not» «(» «SC» «)», где за пропусками стоят TSC-правша грамматики языка L*, определяющие остальные, кроме тех, что записаны выше, переводные соответствия

Необходимо отметить еще раз, что на компоненту Ас в моделях сложных предложений возложена функция источника признаков при решении задач выбора подходящего переводного соответствия в процессах оперативной формализации проектных решений.

В третьей главе представляются место и роль оперативной формализации проектных решений в их концептуальном моделировании Для демонстрации необходимых действий приводится обобщенный пример формализации, выделяются задачи формализации, определяется метод оперативной формализации, в том числе, и на уровне его методик

При определении места и роли формализации основное внимание уделяется «Рабочему словарю», на который возлагаются следующие функции.

1 Рабочего аналога «Онтологии проекта», в котором для каждой словарной статьи «Онтологии проекта» введена рабочая структура памяти, позволяющая накапливать и систематизировать оперативную информацию о концептах (понятиях) и концептуальных моделях проектных решений

2 Информационного склада с необходимой системой транспортировки информации между «складскими помещениями»

3 Области сохранения данных, обслуживающей систему прерываний методик, обеспечивающих формирование онтологии, предикативную обработку и оперативную формализацию

По результатам анализа демонстрационного примера выделяются следующие задачи, решение которых способно обеспечить техническую реализацию оперативной формализации

1 Задача Z| регистрации информационных объектов в рациональных структурах памяти «Рабочего словаря» и их транспортировки между словарными статьями и по областям в рамках словарных статей

2 Задача Ъг поиска для предложения, состоящего из пары простых предложений, подходящего переводного соответствия в прологоподобном языке и адаптации выбранного аналога к содержанию исследуемого предложения

3 Задача Ъ-^ преобразования сложных предложений, состоящих более, чем из двух простых, в совокупность сложных предложений, состоящих из двух простых

В терминах решения выделенных задач специфицируется метод оперативной формализации, обобщенная схема которого приведена на рис 3

Рис 3 Схема метода оперативной формализации проектных решений

Для оценки степени повышения обнаружения ошибок в проектных решениях за счет использования средств оперативной формализации решена задача для потоков входных и обнаруженных ошибок пуассоновского типа В результате решения задачи для оценки получено аналитическое выражение

Дп = п! - п2 = яу(цг X) - х/(ц2- а.) = (А/(ц2- ноу [(ц,- а,)* (ц2- а.)] > о, где П] - количество ошибок в очереди входных ошибок, п2 - количество ошибок в очереди входных ошибок с использованием средств оперативной формализации, А, - среднее число ошибок, появляющееся в концептуальном проекте АС за единицу времени, щ - среднее число обслуженных требований без использования формализации, ц2 - среднее число обслуженных требований с использованием средств оперативной формализации, приведенное к интервалу периодических «точек проверки» (сЬескрош^) По экспериментальным оценкам коллективного проекта (5 исполнителей, 1,5 года), в котором автор принимала непосредственное участие, Лп » 3 (/11 =],2Х, ц2 =1,5¡Л]), что означает, что очередь сокращается приблизительно на 60%

Как и в определении любого метода, для метода оперативной формализации проектных решений выделяются его теоретические составляющие, в число которых включены

1 Предикативное представление описаний проектных решений, дополненное ассоциативными составляющими (Ас), позволяющими использовать их содержание для преобразования сложных предложений в их запись на языке Ь , а также для распознавания переводных соответствий языков

V и Ьр, по ходу построения формул проектных решений с использованием автоматизированной имитации машинного перевода

2. Теоретические схемы преобразования сложных предложений в базис языка Ь

3 Коллекция переводных соответствий языков Ь* и Ьр и система правил их распознавания

В качестве иллюстрации рассмотрен пример построения диаграммы на основе предикатных описаний.

Рг1: Включать (Функциональная система управления силами, Подсистема службы надводных сил) в,

Рг2• Включать (Функциональная система управления силами, Подсистема дежурства надводных сил),

РгЗ: Включать (Подсистема службы надводных сил, Комплекс программ «Работа с мероприятиями и шаблонами»),

Рг4- Включать (Подсистема дежурства надводных сил, Комплекс программ «Работа с мероприятиями и шаблонами»),

Рг5. Включать (Комплекс программ «Работа с мероприятиями и шаблонами», Компонент Информационная база «Мероприятия и шаблоны»),

Ргб' Включать (Комплекс программ «Работа с мероприятиями и шаблонами», Программный компонент «Ведение ИБ «Мероприятия и шаблоны»),

Рг7 Состоит из (Подсистема службы надводных сил, Программный компонент),

Рг8 Состоит из (Подсистема дежурства надводных сил, Программный компонент «Организация

связи»),

Рг9 Состоит из (Подсистема дежурства надводных сил, Программный компонент « ПС ДНС» ),

Общая формула для выбранного набора предикатов'

(Рг, ЛРГ2) Л (Рг3 АРг4) К(РГ5 *РГ<) К(Рг7 АРГц *Рг9).

Рис 4 Структурная схема «Функциональная система управления силами»

В основу теоретических схем преобразования предложений в базис языка Ь* положены, в том числе, следующие посылки

Рассмотрим общую для большинства случаев схему предложения ЕЯ, представляя ее как последовательность простых предикативных единиц

(predicative unit) (ПЕ (PU)), соединенных между собой различными синтаксическими средствами связи.

[Predicative Unit (PU)J, [Predicative Unit (PU)2][Predicative Unit (PU)„J. В мультипредикативных предложениях с сочинительными союзами целесообразно придерживаться следующего правила разбиения на пары Правило 1. {[PUJ,[PU2]} л UPU2},[PU3]} л ... л {[PUn.J,[PVJ}. В мультипредикативных предложениях с подчинительными связями правила формирования пар базируются на классифицирующих признаках типов таких предложений, описанных в грамматике ЕЯ В число таких правил, в том числе, включены следующие

1 При типе соединения - однородное - одним из формальных признаков является равенство союзных средств, то есть когда Sconj t = =Sconj„

Правило 2. {[MainPU],[SubPU 1]} л {[MamPU],[SubPU2]} л... л {[MainPU],[SubPU„]}, где MainPU, SubPU - ПЕ главного и придаточного предложений соответственно Иначе, при типе соединения - последовательное, когда Sconj¡Ф ¿Sconj„, то

Правило 3. {[MainPU],[SubPU,]} л {[SubPU,]„(SubPU£ л ... л {[SubPU„.J,[SubPUJ}.

При комбинации сочинительных и подчинительных союзных средств некоторые схемы преобразования представлены в таблице 2

Таблица 2

Придаточное предложение относится ... Схема

Схема 1 к определенной предикативной единице, соединенной с другими сочинительной связью V Ос' \pu2\\sc.'ри,\

Ппимеп: Доступ пользователя к поиложению настраивается в операционной системе, а доступ к базе данных осуществляется с помощью специальной библиотеки, которая по имени пользователя возвращает пароль Настраиваться (Доступ, пользователя, приложению, _) в, операционной, системе л Осуществлять (Доступ, базе, данных,_) с помощью, специальной, библиотеки , Осуществлять (Доступ, базе, данных,_) с помощью, специальной, библиотеки л Возвращать (Пароль, ),

Схема 1+1 к двум или нескольким предикативным единицам, для которых придаточное предложение оказывается «общим»

v |pa, Сс' PUj, Sc' PVj |

Ппимеп: Подсистема "Мероприятия и шаблоны" предназначена для хранения и управления информацией , которая используется во всех подсистемах Функциональной Системы Управления Силами Предназначаться (Подсистема «Мероприятия и шаблоны»,_) для, хранения л Использоваться (информация,_) во, всех, подсистемах, ФСУС, Предназначаться (Подсистема «Мероприятия и шаблоны»,_) управления, и л V Х=подсистема, ФСУС Использоваться (информация, ) во,

Общее число правил распознавания переводных соответствий составляет 24 единицы, в число которых, например, включены следующие правила

1. Если в ассоциативной части предиката первого предложения есть указательные местоимения «то», «тот», «того», «тому» итд, а в предикате придаточного предложения есть союзные слова «кто», «что», «чей», то построение формул осуществляется по правилам-

ЭХ: Prm (Sbm>; ObJAcm <->Pra (X; ObJAca, ЭХ: Prm (Sbm; ObJAcm <*Pra (Sbm; X)Acm

либо по правшу

Prm (Sbm- ObJAcm л Pra (Sbm; ObJAca-Неизвестное X появляется в формулах из-за отсутствия явного указания субъекта или объекта в сложном предложении (согласно грамматическим особенностям такого вида предложений)

2 Если в ассоциативной части второго предиката есть союзы «так что», «вследствие чего», «вследствие того, что», «из-за того, что», то причине», «потому что», «для того, чтобы», «с тем, чтобы», «хотя», «несмотря на то, что», «пусть», «затем, чтобы», «потому, что» и тп, то построение формулы осуществляется по следующему правилу

Prm(Sbm; ObJAcm -> Pra (Sba; Ob J Ac,, 3. Если в ассоциативной части второго предиката есть союз «либо», то построение формулы осуществляется по правилу.

(Рг! (Sbt; Ob])Aci л not(Pr2 (Sb2; ObJAcJ) v (not (Pr, (,SbOb,)Ac J л (Pr2(Sb2;Ob2)Ac2))-В структуру метода как совокупности методик включено 8 единиц, раскрывающих детали взаимодействия с модулем «Рабочий Словарь», приведения предложений к базису языка L и распознавания переводных соответствий Для спецификации методик использованы обобщенное описание, псевдокод и UML-диаграммы. Фрагмент псевдокода одной из методик взаимодействия с «Рабочим словарем» приведен на рис 5

1 1 Загрузить текст вопросно-ответной единицы в «Рабочий Словарь» 1 2 Произвести разбор текста вопросно-ответной единицы на предложения

121 Вызвать модуль разбиения на предложения

1 2 2 Передать модулю разбиения на предложения текст вопросно-ответной единицы для анализа

1 2 3 Произвести разбиение текста на предложения

1 2 4 Получить список предложений текста вопросно-ответной единицы 1 3 Загрузить первое предложение из списка 1 4 Произвести предикативный анализ текущего предложения

1 4 1 Вызвать модуль «Лингвистический Процессор»

1 4 2 Передать модулю «Лингвистический Процессор» текст предложения для разбора

14 3 Произвести предикативный анализ текста предложения

1,4 4. Получить список простых предикатов и соответствующих им простых предложений

14.5. Сохранить список простых предложений и список простых предикатов на _виртуальной закладке «Рабочего Словаря»___

Рис 5. Фрагмент методики взаимодействия с модулем «Рабочий Словарь»

Методика преобразования сложных предложений в базис языка Ь* представлена на рис. 6 блок-схемой.

В четвертой главе представляются результаты диссертационной работы, которые доведены до состояния их использования в практике разработок АС Раскрыты детали реализации подсистем «Рабочий Словарь», «Логический Процессор» и специальной компоненты, обеспечивающей преобразование прологоподобных описаний классов в коды на алгоритмических языках Дельфи и С++

Рис 6. Методика преобразования сложных предложений

В деталях реализации «Рабочего Словаря» выделены его структура, обеспечивающая взаимодействие со словарем по его базовым функциональностям, структура его раздела в базе данных проекта, а также интерфейсные решения, согласованные с интерфейсами вопросно-ответного процессора Ий^рА Базовый интерфейс на стороне клиента представлен на рис 7

¡¡¡¡Клиент

-Вопросно-ответная единица Автор: ai а( ai Дата создания' 19.09.200718:43:201

Разработать структуру базы данных, позволяющую реализовать все задачи проекта.123

Разбить на предложения

Произвести предикативный анализ

Получить обобщенную Формулу

Предложения текста вопросно-ответной единицы

Простые предикаты

Разработать структуру базы даннык, позволяющую реализовать все задачи лр<

Рис. 7. Базовый интерфейс модуля «Рабочий словарь»

В качестве языка программирования выбран язык С# в его версии для платформы .NET 2.0, что открывает возможность перехода к платформе .NET для Unix-подобных систем (т.е. использования средств формализации не только в операционных средах Windows, но и в операционных средах Linux, Unix).

Названные средства реализации использовались и в разработке кодов «Логического процессора», модульная структура которого, раскрывающая основные функции, приведена в таблице 3, а данные приведены в таблице 4.

_Таблица 3

Название модуля Назначение модуля

Canvas.cs Модуль реализации холста для рисования

CompoundSentence.cs Модуль организации сложного предложения

CoupleCompiler.cs Модуль разбития на пары

Links.cs Модуль работы со связями предложений

MainForm.cs Модуль главного окна клиентской части

SentenceSeparator.cs Модуль разделения предложений

SimpleSentence.cs Модуль организации простого предложения

StringProcessor.cs Модуль работы со строками

Таблицаz

Название модуля Назначение модуля

PLogProcCompoundUnions Таблица подчинительных союзов

PLogProcConnectionTypes Таблицы типов связей между простыми предложениями

PLogProcFormulas Таблица шаблонов формул для разных типов связей между простыми предложениями

В интерфейсные решения «Логического процессора», схематичный вид которых представлен на рис. 8, введена работа с графикой, обеспечивающей

г

управляемое распределение анализируемых предложений по полю экранной

Рис. 8. Экранная форма преобразования сложных предложений

Для экспериментов с результатами оперативной формализации был разработан программный комплекс (рис. 9), обеспечивающий перевод прологоподобных описаний объектов (классов) разрабатываемой АС в описание классов. Эксперименты проводились в среде визуального

программирования Borland С++ Builder 6.0 с использованием объектно-ориентированного языка программирования С++ и библиотеки стандартных компонентов VCL.

Список классов ----------- Просмсггр классов ................... ............-........... -■

О Класс2 сп КлассЗ с! Класс4 Гj КлассЭ L'j КлассБ О Класс7 Q КлвссЭ D КлассЭ tfdeflue _Klassl_H_ class Klassl { public: IOässIO; -KlasslO; String Srojjstvo2; int Srojjsnro4; private: Int Svojjstrol; void MetodlO; protected: float Svojjstro3; int Metod20;

1 Выбор языка- - -............. ------------------- ... -------------------,

1 } С++ С генерировать все 1 Редактирование j

Рис. 9. Базовый интерфейс генератора классов

На рис 10 в качестве примера приведен результат перехода от предикатных описаний к диаграмме классов

Корабль

\Рг1 Есть (Связь,_) между кораблями,

\Рг2: Передавать (Корабли, Данные по связи);

\РгЗ; Передавать (Корабли, Данные связи) по радионаправлениям,

\Рг4: Передавать (Корабли,_) узлы, через;

\Рг5' Иметь (Вид связи, Имя); \Pr6- Иметь (Вид связи, Код), \Рг7" Определять (Вид связи, радионаправление), 'Рг8 Определять (Вид связи; Узел связи), \Рг9. Иметь (Радионаправление, код); \PrlO. Иметь (Радионаправление, зона), \Prll-Иметь (Радионаправление, район); \Prl2- Иметь (Узел связи, Код), \Prl3: Обладать (Узел связи, Зона покрытия), \Prl4. Иметь (Узел связи, Район расположения),

Код Integer Имя* String Виды связи- TClass

Виды связи I ;

Код Integer Имя- String Данные связи. TClass Радионаграапения. TClass Узлы связи TClass

Рис 10 Пример формирования диаграммы классов

В генераторе классов использовались библиотеки шаблонов для формирования классов языка Паскаль и языка С++ Результаты генерации сохраняются в виде исходного кода для С++ - создается header-файл (* h), а для Pascal создается pas-файл (*.pas)

Основные результаты работы

Подводя обобщающий итог диссертационного исследования и практических разработок, реализованных на базе результатов исследований, можно утверждать следующее

Цель исследований, направленная на создание комплекса средств оперативной формализации проектных решений, использующего автоматизированный перевод естественно-языковых описаний на прологоподобный язык семантики в такой версии, которая позволяет за счет своевременного обнаружения ошибок в очереди (очередь сокращается » в 2 раза) уменьшить время проектирования АС, снизить расходы на ее разработку достигнута.

Получены научные результаты.

1 Язык оперативной формализации проектных решений L*, в основу которого положена система моделей сложных предложений естественно-профессионального языка, для каждой из которых существует адекватный эквивалент языка логики предикатов первого порядка, что позволяет автоматизировать процесс оперативной формализации проектных решений по ходу их построения

2. Метод оперативной формализации проектных решений, применение которого осуществляется в форме автоматизированной имитации машинного перевода описаний проектных решений с естественно-профессионального языка на прологоподобный язык их семантики, что способствует оперативному выявлению ошибок в решениях и их своевременной коррекции, а также снижению степени неопределенности проектных решений в актах понимания и актах материализации по ходу жизненного цикла АС.

3 Библиотека переводных грамматических соответствий,

определяющая для каждого типового сложного естественно-языкового предложения, состоящего из двух, простых предложений, его эквивалент на языке логики предикатов первого порядка, применение которой не требует специальных лингвистических знаний от лица, проводящего оперативную формализацию проектных решений

4 Набор методик оперативной формализации проектных решений,

обеспечивающий рациональную реализацию метода оперативной формализации, в том числе и в тех случаях, когда общее формальное описание проектного решения накапливается шаг за шагом из результатов оперативной формализации для составляющих этого решения

Практическую ценность работы составляет разработанный в рамках ОКР комплекс средств оперативной формализации проектных решений, обеспечивающий его использование в корпоративной среде разработки АС

ПУБЛИКАЦИИ

1 Соснин П И, Валюх В В Формализация рассуждений в концептуальном проектировании автоматизированных систем // Известия высших учебных заведений Северо-Кавказский регион Технические науки Приложение к№3 2006 г-С 5-12 (СписокВАК)

2 V Valyukh Methods and means operating formalization of texts of design documents //Interactive Systems. The Problems of Human - Computer Interaction Proceedings of International Conference, 23-27 September 2003, Ulyanovsk - Ulyanovsk U1STU,2003 168p -P 72-73

3. Валюх ВВ. Система перевода технических текстов в формальное представление //Прикладная философия и социология труды международной конференции «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке и технике - КЛИН - 2004» (г. Ульяновск, 18-20 мая 2004г)/ Под общей редакцией Л.И.Волгина. -Ульяновск УлГТУ, 2004.-Том 1 -С 53-54

4 Валюх В.В Семантический анализ технических текстов //Проблемы лингвистики, яингводидактики и межкультурной коммуникации -Сборник научных трудов. - Ульяновск УлГТУ, 2004 - С 22-23

5 V Valyukh The approaches to prolog formalization of design documents // Interactive Systems and Technologies The Problems of Human - Computer Interaction. Proceedings of International Conference, 26-30 September 2005, Ulyanovsk - Ulyanovsk U1STU.2005,112 p -P 68-70

6 V. Valyukh Methods of machine translation of texts from natural into predicate logic-based language //Interactive Systems and Technologies. The Problems of Human - Computer Interaction - Collection of scientific papers -Ulyanovsk- U1STU, 2005, 264 p - P 173-178

7. Валюх В.В Сопоставительный анализ прологоподобных представлений естественно-профессиональных языков //Актуальные задачи лингвистики, лингводидактики и межкультурной коммуникации, сборник научных статей - Ульяновск: УлГТУ, 2006 - С 138-141

8 Валюх ВВ. Формирование F-моделей в вопросно-ответной среде // Вузовская наука в современных условиях тезисы докладов XL научно-технической конференции (30 января - 5 февраля 2006 года) / [отв за вып Н А. Почкайло] , Федеральное агентство по образованию, Ульян гос техн ун-т - Ульяновск- УлГТУ, 2006 - 187 с. - С 92

9. Валюх В В Логико-лингвистические средства формализации требований в концептуальном проектировании автоматизированных систем // Международная научная конференция «Информационно-математические технологии в экономике, технике и образовании» тезисы докладов -Екатеринбург ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006 - С. 149-150

10 V.V Valyukh Prerequisites of methods and means developments of design documents texts formalization m CAS design // Interactive Systems and Technologies The Problems of Human - Computer Interaction - Collection of scientific papers - Ulyanovsk U1STU, 2007. - 270 p -P 260-262

11 Валюх В В Модели формализации требований в концептуальном проектировании автоматизированных систем // Вестник УГТУ-УПИ № 4(87) ГОУВПО УГТУ-УПИ, Екатеринбург, 2007 - С 65-69

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

Ас - Associative constituent

DFD - Data Flow Diagram

ШЕЕ - Institute of Electrical and Electronics Engineers,

ISO - International Organization for Standardization,

NetWIQA - Net Working In Question Answering,

Ob - Object,

Pr - Predicate,

QA - Questing-Answenng,

RUP - Rational Unified Process,

Sb - Subject,

UML - Unified Modelmg Language,

AC - автоматизированная система,

БД - база данных,

БНФ - Бэкуса-Наурова форма,

ЕПЯ - естественно-профессиональный язык,

ЕЯ - естественный язык,

ПЕ - предикативная единица,

ПО - программное обеспечение,

ПП - простой предикат,

САПР - системы автоматизации проектирования,

АВТОРЕФЕРАТ

ВАЛЮХ Вероника Валерьевна Средства оперативной формализации проектных решений в концептуальном проектировании автоматизированных систем

Подписано в печать 25 03 2008. Формат 60x84/16

Бумага писчая Усл. п л 1,17

_Тираж 100 экз Заказ № _

Типография УлГТУ. 432027, г Ульяновск, ул Сев Венец, 32

Введение.

Глава первая. ФОРМАЛИЗАЦИЯ ПОНЯТИЙНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ООАИ.

1.1 Формирование нормативных проектных решений в разработках АС.

1.2 Тематический обзор методов н средств формализации проектных документов.

1.2.1 Системы управления проектированием ЛС.

1.2.2 Средства автоматизированного анализа требований.

1.2.3 Языки формальных спецификаций и средства их обработки.

1.2.3.1 Языки формальных спецификаций алгебраической семантики.

1.2.3.2 Языки формальных спецификаций моделеориентированной семантики.

1.2.3.3 Графические языки проектирования САПР.

1.2.3.4 Языки исполнимых спецификаций.

1.3 Семантические представлении принимаемых решений средствами языка предикатов первого порядка.

1.3.1 Вопросно-ответное моделирование рассуждений.

1.3.2 Место формализации в QA-подходе к проектной деятельности.

1.4 Задача исследований и разработок системы средств оперативной формализации проектных решений.

1.4.1 Обобщённая формулировка задачи исследований.

1.4.2 Вопросно-ответный анализ задачи исследований.

1.5 Выводы по ПЕРВОЙ ГЛАВЕ.

Глава 2. ПРОЛОГОПОДОБНАЯ ФОРМАЛИЗАЦИЯ В КОНЦЕПТУАЛЬНОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ.

2.1 Модели предложений естественно-профессионального языка.

2.1.1 Модели предложений русского языка.

2.1.2 Модели предложений английского языка.

2.2 Язык прологоподобпой формализации.

2.3 Выводы по ВТОРОЙ ГЛАВЕ.

Глава третья. МЕТОДИКИ РЕШЕНИЯ ЗАДА Ч ОПЕРА ТИВНОЙ ФОРМАЛИЗАЦИИ.

3.1 Место оперативной формализации в QA-процессе концептуального проектирования

3.1.1 Концептуальные модели.

3.1.2 Вопросно-ответные модели.

3.1.3 Операционная обстановка рабочего словаря.

3.1.4 Динамика процессов сборки.

3.2 Задачи оперативной формализации проектных решений.

3.2.1 Структуризация действий.

3.2.2 Распознавание переводных соответствий.

3.2.3 Задача преобразования многосоставных сложных предложений.

3.2.3.1 Конструкции с однотипной синтаксической связью.

3.2.3.2 Конструкции с комбинированной синтаксической связью.

3.3 Методики «Рабочего Словаря».

3.4 Методики «Логического Процессора».

3.5 Оценка повышения стенепн обнаружения ошибок.

3.6 Выводы по ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ.

ГЛАВА 4. КОМПЛЕКС СРЕДСТВ ОПЕРАТИВНОЙ ФОРМАЛИЗАЦИИ.

4.1 Подсистема «Рабочий Словарь».

4.1.1 Описание логической структуры. Алгоритмы программы.

4.2 Программная реализация компонента «Рабочий Словарь».

4.2.1 Состав программного комплекса.

4.2.2 Интерфейс пользователя.

4.2.3 Диаграммы классов.

4.2.4 Структура базы данных «Рабочего Словаря».

4.3 Логическая структура «Логического Процессора».

4.3.1 Запуск «Логического процессора» из «Рабочего Словаря».

4.3.2 Структура программных модулей «Логического процессора».

4.3.3 Описание таблиц базы данных Логического Процессора.

4.3.4 Основные этапы построения формулы сложного предложения.

4.3.4.1 Разбор сложного предложения на пары главных и зависимых предложений.

4.3.4.2 Выявление типов логических связен между простыми предложениями в парах.

4.3.4.3 Выбор шаблона формулы логики предикатов для пары.

4.3.4.4 Составление обобщенной формулы на языке логики предикатов для сложного предложения 169 4.3 Интерфейс пользователя.

4.5 Выводы по ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ.

Одной из принципиальнейших проблем современной программной инженерии считается чрезвычайно низкая степень успешности (около 30%) разработок автоматизированных систем (АС), интенсивно использующих программное обеспечение (ПО).

Основными источниками негативных воздействий на процессы разработки АС и результаты таких процессов являются ошибки в формулировках требований и определении спецификаций, неприемлемая степень неопределённостей в формулировках требований, дефекты и пропуски в систематизации требований и спецификаций, а также родственные названным причинам негативы в архитектурных описаниях АС и деталях концептуального проекта.

У всех отмеченных негативных воздействий на степень успешности разработок АС есть общая причина, связанная, во-первых, с максимально свободным употреблением естественно-профессионального языка (ЕПЯ), способствующим творческим проектным решениям, а во-вторых, обусловленная свободой высокая степень неоднозначности употреблений ЕПЯ в рассуждениях проектировщиков и описаниях проектных решений, которые ими создаются.

Препятствовать свободному употреблению ЕПЯ в актах принятия проектных решений нельзя, а значит, регистрируя рассуждения и тексты, использованные в построениях проектных решениях, затем их следует обрабатывать, нацеливая обработку на снижение негативных воздействий, отмеченных выше.

Одним из направлений обработки считают использование специальных искусственных языков, позволяющих повысить степень определённости в описаниях требований, ограничений, архитектурных решений и других деталей концептуального проекта. К числу таких языков относятся, например, OBJ (алгебраическая нотация), SDL, Estelle (исполнимые спецификации), Z, В 5 моделе-ориентированная нотация), UML, DFD, Сети Петри (графические языки).

Использование в практике программной инженерии большого количества формальных языков указывает на то, что, во-первых, вопросы, связанные с унифицированными средствами формализации проектных решений пока ещё не получили необходимых ответов и, во-вторых, что исследования в области формализации проектных решений сохраняют свою актуальность.

Интересы диссертационной работе сосредоточены на оперативной формализации проектных решений, порождаемых в коллективной разработке АС. Оперативность формализации подразумевает пошаговое построение формальных описаний для проектных решений, связанных с построением структурированных концептуальных моделей АС или её частей.

Область исследований. Инструментально-технологическое обеспечение работ по формированию требований к АС, определению спецификаций АС и её составляющих, построению архитектурных описаний АС и других деталей её концептуального проекта.

В диссертационной работе сформулирована и решена задача, которая вносит в представленную область исследований новые теоретические и практические результаты. На формулировку постановку задачи исследований оказали влияние выбор и определения объекта и направления исследований.

Функции объекта исследований было решено возложить на методы и средства формализации проектных решений в корпоративных средах автоматизированного проектирования АС.

Направление исследований в работе связано с оперативной формализацией проектных решений, позволяющей накапливать составляющие формального описания по ходу построения и естественно-языкового описания частей структурированных проектных решений

Предметом исследований диссертационной работы являются средства оперативной формализации, построенные на основе имитации машинного 6 перевода текстовых описаний проектных решений и их составляющих и приводящие к повышению степени успешности разработок АС, в первую очередь за счёт своевременного обнаружения и исправления ошибок в описаниях решений.

Цель исследований направлена на создание комплекса средств оперативной формализации проектцых решений, использующего автоматизированный перевод естественно-языковых описаний на прологоподобный язык семантики в такой версии, которая позволяет снизить расходы на разработку АС, сократить время разработки, повысить её результативность и качество.

Для достижения намеченной цели потребовалось решение следующих задач: £

1. Разработать язык оперативной формализации L , удобный для проектировщиков и позволяющий автоматизировать переход от описаний проектных решений на ЕПЯ к прологоподобному языку Lp их семантики, причём с возможностью автоматизированной коррекции исходных ЕПЯ-описаний.

2. Разработать и исследовать метод оперативной формализации проектных решений, сущность которого определяет автоматизированная имитация машинного перевода, вводящая в процесс концептуального проектирования АС ряд положительных эффектов.

3. Разработать набор методик, обеспечивающих решение задач оперативной формализации проектных решений в рамках вопросно-ответной модели технологий разработки АС.

4. Разработать комплекс инструментально-технологических средств, обеспечивающий реализацию оперативной формализации проектных решений в рамках технологий разработки АС.

На научную новизну претендуют:

1. Язык оперативной формализации проектных решений L*, в основу 7 которого положена система моделей сложных предложений естественно-профессионального языка, для каждой из которых существует адекватный эквивалент языка логики предикатов первого порядка, что позволяет автоматизировать процесс оперативной формализации проектных решений по ходу их построения.

2. Метод оперативной формализации проектных решений, применение которого осуществляется в форме автоматизированной имитации машинного перевода описаний проектных решений с естественно-профессионального языка на прологоподобный язык их семантики, что способствует оперативному выявлению ошибок в решениях и их своевременной коррекции, а также снижению степени неопределённости проектных решений в актах понимания и актах материализации по ходу жизненного цикла АС.

3. Библиотека переводных грамматических соответствий, определяющая для каждого типового сложного естественно-языкового предложения, состоящего из двух простых предложений, его эквивалент на языке логики предикатов первого порядка, применение которой не требует специальных лингвистических знаний от лица, проводящего оперативную формализацию проектных решений.

4. Набор методик оперативной формализации проектных решений, обеспечивающий рациональную реализацию метода оперативной формализации, в том числе и в тех случаях, когда общее формальное описание проектного решения накапливается шаг за шагом из результатов оперативной формализации для составляющих этого решения.

Методы исследований основаны на использовании методов машинного перевода, логики предикатов, теории и практики автоматизированного проектирования, методологии объектно-ориентированного анализа, проектирования и программирования.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием достоверных знаний, методов и средств из логики,, теории машинного перевода, 8 прикладной информатики и программной инженерии. Практический вклад в достоверность подтверждается включением разработанных средств в опытно-конструкторскую разработку.

Теоретическую значимость исследования определяют:

1. Исследования грамматик русского и английского языков, позволившие для каждого из этих языков построить представительную коллекцию переводных соответствий между сложными предложениями из двух простых предложений и их аналогами на языке логики предикатов первого порядка.

2. Обоснования метода оперативной формализации проектных решений, открывающего возможность для лица, не обладающего специальными лингвистическими знаниями, произвести переход от естественно-языковых описаний проектных решений к формальным описаниям их семантики на прологоподобном языке.

Практическую ценность работы составляет разработанный комплекс средств оперативной формализации, позволяющий формировать для каждого проектного решения связную совокупность его естественно-языкового и первопорядкового описаний, а при необходимости и его графического описания.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Грамматика языка оперативной формализации проектных решений, в которой используются только модели сложных предложений, состоящих из двух простых предложений, дополненная правилами преобразования любых сложных предложений в грамматику языка L*, имеет потенциал, достаточный для формализации любых описаний проектных решений в разработке АС.

2. Метод оперативной формализации проектных решений, адаптированный к его пошаговому применению в корпоративной сети, позволяет осуществлять согласованную формализацию проектных решений группой проектировщиков АС.

Реализация и внедрение результатов работы. Разработанные программные средства и комплекс методик включены в ОКР, выполненную в ФНПЦ ОАО «НПО «Марс».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: «Interactive Systems», 2003г. (г. Ульяновск), «Вузовская наука в современных условиях», 2004г., 2006 г. (г. Ульяновск, УлГТУ), «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке и технике», 2004г. (г. Ульяновск), «Проблемы лингвистики, лингводидактики и межкультурной коммуникации», 2004 г. (г. Ульяновск), «Interactive Systems And Technologies», 2005г. (г. Ульяновск), «Актуальные задачи лингвистики, лингводидактики и межкультурной коммуникации», 2006 г. (г. Ульяновск), «Информационно-математические технологии в экономике, технике и образовании», 2006г. (г. Екатеринбург).

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав с выводами, заключения, библиографического списка использованной литературы.

4.5 Выводы по ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ

1. Реализацию процесса формализации текстов проектных решений и их частей целесообразно разделить на этап автоматического разбиения простых предложений на пары и определение связей между ними, и на этап автоматизированной коррекции и дополнений пользователя в ручном режиме.

2. Новое понятие (в виде субъекта) или новые варианты употребления понятия (в виде простого предложения), как результат предикативного анализа, необходимо включать в онтологию проекта

3. Проверка целесообразности включения нового варианта употребления понятия в словарь проекта, а также определение зависимых от него понятия или понятий, для которых данное является зависимым, должна производиться отдельно от работы по формализации текстовых единиц проектных решений.

4. Включение средств визуализации в реализацию «Лингвистического процессора» и «Логического процессора» позволяет ввести в процесс оперативной формализации дополнительные положительные эффекты: возможность оперативной коррекции результатов формализации; удобная рабочая обстановка, позволяющая эффективно использовать систему окон и закладок, содержащих как результаты формализации, так и справочную информацию, в число которой в том числе включены: элементы интерактивного выбора шаблона формулы из библиотеки, получение морфологических характеристик выбранного слова, определение и корректировка главного и зависимых предложений.

Заключение

Подводя обобщающий итог диссертационному исследованию и практическим разработкам, реализованным на базе результатов исследований можно утверждать следующее:

Цель исследований, направленная на создание комплекса средств оперативной формализации проектных решений, использующего автоматизированный перевод естественно-языковых описаний на прологоподобный язык семантики в такой версии, которая позволяет за счёт своевременного обнаружения ошибок в очереди (очередь сокращается « в 2 раза) уменьшить время проектирования АС, снизить расходы на ее разработку достигнута.

Получены научные результаты:

1. Язык оперативной формализации проектных решений L*, в основу которого положена система моделей сложных предложений естественно-профессионального языка, для каждой из которых существует адекватный эквивалент языка логики предикатов 1 первого порядка, что позволяет автоматизировать процесс оперативной формализации проектных решений по ходу их построения.

2. Метод оперативной формализации проектных решений, применение которого осуществляется в форме автоматизированной имитации машинного перевода описаний проектных решений с естественно-профессионального языка на прологоподобный язык их семантики, что способствует оперативному выявлению ошибок в решениях и их своевременной коррекции, а также снижению степени неопределённости проектных решений в актах понимания и актах материализации решений по ходу жизненного цикла АС.

3. Библиотека переводных грамматических соответствий, определяющая для каждого типового сложного естественно-языкового предложения, состоящего из двух простых предложений, его эквивалент на языке логики предикатов первого порядка, применение которой не требует специальных

175 лингвистических знаний от лица, проводящего оперативную формализацию проектных решений.

4. Набор методик оперативной формализации проектных решений, обеспечивающий рациональную реализацию метода оперативной формализации с использованием элементов распознавания образов, в том числе, и в тех случаях, когда общее формальное описание проектного решения накапливается шаг за шагом из результатов оперативной формализации для составляющих этого решения.

Практическую ценность работы составляет разработанный комплекс средств оперативной формализации, позволяющий формировать для каждого проектного решения связную совокупность его естественно-языкового и первопорядкового описаний, а при необходимости и его графического описания.

1. Ameos/UML: Официальный сайт. Режим доступа: http://www.aonix.de/ameos.html

2. Amzi Inc. : Официальный сайт. Режим доступа: www.amzi.com

3. ARM Tools: Официальный сайт. Режим доступа:// http://satc.gsfc.nasa.gov/tools/arm/

4. ARTiSAN Real-Time Studio: Официальный сайт. Режим доступа: http://www.artisansw.com/

5. Baumeister Н. Using algebraic specification languages for model-oriented specifications, Februar 1996. : Статья. Режим доступа: http://www.mpi-sb.mpg.de/~hubert/publications/

6. Bittner K., Spence I. Establishing the Vision for Use Case Modeling.: Статья. -Режим доступа: // http://www.awprofessional.com/articles/index.asp?st=42008

7. Borland Inc.: Официальный сайт. Режим доступа: www.borland.com

8. Bowen J.P., M.G.Hinchey Ten Commandments of Formal Methods: Статья. Режим доступа: http://www.jpbowen.com/pub/10cs.pdf

9. Bowen J.P., M.G.Hinchey Ten Commandments Revisited.: Статья. Режим доступа: www.jpbowen.com/pub/fmics05 .pdf

10. Brainstorming is politically correct.: Статья. Режим доступа: http://www.greencomms.com/index.isp7M 00&s=l 111

11. Brainstorming.: Статья. Режим доступа: //http://en.wikipedia.org/wiki/Brainstorming

12. Budkowski S., Dembinski P., Diaz M. ISO standardized description technique ESTELLE.: Статья. Режим доступа:http://www.cs.uga.edu/~kochut/Teaching/8060/presentations/papers/protocols

13. Butler M. Introductory Notes on Specification with Z.: Статья. Режим доступа: http://academic.bowdoin.edu/courses/s05/csci260/readings/ztutorial.pdf

14. Calculus of communication systems (by R. Milner): Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.cl.cam.ac.uk/~rml35/

15. Carter G., Monahan R. Software Specification, Implementation and Execution with Perfect: Официальный сайт. Режим доступа: http://www.cs.nuim.ie

16. Chrzaszcz J., Jouannaud J.P. From OBJ to ML to Coq: Статья. Режим доступа: http://www.lix.polytechnique.fr/~jouannaud/articles/objmlcoq.pdf

17. Computer Networks and Communication Systems //http://www7.informatik.uni-erlangen.de

18. Covington M.A. A Fundamental Algorithm for Dependency Parsing: Статья. Режим доступа: http ://www.ai .uga.edu/тс/dparser/dgpacmnew.pdf

19. CZT проект: Официальный сайт. Режим доступа: http://czt.sourceforge.net/

20. Diagrams and Prolog.: Статья. — Режим доступа: http://www.minervaeurope.org/publications/dap/dap.pdf

21. Elementary-REAL.: Официальный ■ сайт. Режим доступа: http://www.ict.nsc.ru/ru/sci/rep98/mnf.html23.