автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Управление поиском вывода в экспертных системах, основанное на явном задании метаправил поиска вывода

- -• - ■ Л На правах рукописи

-1

1 1

ГГ.П К'.

ТАРАСОВ Владимир Владимирович

УПРАВЛЕНИЕ ПОИСКОМ ВЫВОДА В ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМАХ, ОСНОВАННОЕ НА ЯВНОМ ЗАДАНИИ МЕТАПРАВИЛ ПОИСКА ВЫВОДА

Специальность 05.13.16 - применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ПЕТРОЗАВОДСК - 1т

Работа выполнена в Санкт-Петербургском институте ни форматики и автоматизации РАН и Отделе математики и анализ данных. Карельского научного центра РАН

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор Слисенко А.О.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Городецкий В.И. кандидат физико-математических наук Рогов A.A.

Ведущая организация: Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН

Защита состоится " 6 " Н-ОЯ^А^Лу 1996 г. в ча

сов на заседании специализированного Совета К.063.95.05 при Пет розаводском государственном университете по адресу: 185640, г Петрозаводск, пр. Ленина, д. 33.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петроза водского государственного университета.

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета^ кандидат технических наук

В.В.ПОЛЯКО!

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Работы в области искусственного интеллекта последних, лет привели к ряду достижений. Наиболее значительным из них стала разработка интеллектуализированных компьютерных систем, основанных на использовании знаний и опыта высококвалифицированных специалистов и способах решения ими задач в определенной предметной области. При этом проблемы выявления, структуризации и ввода знаний в память системы, а также методы работы с ними оказались в центре внимания многих специалистов.

Одной из актуальных проблем в этой области является создание эффективных методических, языковых, программных и др. средств поддержки процессов построения интеллекту ализнрован-ных компьютерных систем (систем, основанных на знаниях; экспертных систем). К их числу относятся и проблемы, связанные с разработкой эффективных и удобных методов управления поиском вывода.

Имеющиеся средства управления поиском вывода в системах, основанных на знаниях, часто базируются на общих эвристических соображениях, не отражающих в полной мере особенности рассуждения эксперта применительно к данной предметной области, носят локальный характер, являются достаточно бедными и не эффективными (например, предикаты cut и fail в языке Пролог, LEX-стратегия выбора в языке OPS5).

Наличие указанных недостатков приводит к необходимости исследования вопроса о создании более мощных и удобных средств управления поиском вывода, делающих акцент не на универсальность, а на удобство настройки этих средств на рассматриваемый класс проблем. Такие средства должны, на наш взгляд, помогать пользователям (экспертам, программистам) более точно описывать логику и методику своих рассуждений при решении задач, а также облегчать поиск ошибок и модификацию системы без больших объемов перепрограммирования.

Цель работы. Целью диссертационной работы является исследование и разработка подхода к управленшо поиском вывода в экспертных системах, основанного на явном задании метаправил поиска вывода.

Для достижения этой цели в работе решаются следующие основные задачи:

1) разработка языка управления поиском вывода;

2) программная реализация прототипа инструментального средства, демонстрирующая практические возможности развитогс подхода;

3)апробация разработанного ЯУВ в предметной области связанной с поиском пределов функций и выявление в ходе этой объектов и конструкций, необходимых доя организации уиравле ния поиском вывода в экспертных системах.

Научная новизна. В процессе решения поставленных зада1 применительно к конкретной предметной области получены еле дующие новые научные результаты, которые выносятся автором н< защиту:

1) средства метауровня для управления поиском вывода, ос новными из которых являются метаправила вывода, управяяющи предикаты, управляющие метки и выводы;

2) язык управления поиском вывода, позволяющий описы вать управление обработкой запроса в экспертных системах;

3) программная реализация языка управления выводом, ко торая демонстрирует возможности развитого подхода и може служить основой для развитая соответствующих инструментам ных средств

Практическая значимость. Практическая ценность получи ных результатов заключается в следующем:

1) разработанный язык управления поиском вывода позволз ет более точно описывать логику и методику рассуждений эксперт при решении конкретной задачи. Отделенность управляющей кол поненты от других частей системы упрощает поиск ошибок и м< дификацшо системы;

2) разработанное в среде Си++ программное обеспечени реализующее язык управления поиском вывода, может быть и пользовано в составе различных, комплексов инструментальнь средств поддержки процессов построения интеллектуализирова] ных компьютерных систем.

Реализация и внедрение результатов работы. Разработка т мы диссертации проводилась в рамках совместной с кафедре ИМО ПетрГУ госбюджетной темы НИР "Исследование и разр ботка моделей, методов и технологий построения интеллектуал зированных компьютерных систем" (номер гос. регистр ации 01.9.' 0 09929). Результаты диссертационной работы внедрены в ЦНИ робототехники и технической кибернетики для решения зада1

повышения эффективности эксплуатации региональной высокоскоростной компьютерной сети RUSnet. Также разработана и реализована система представления знании ддя решения задач о поиске пределов, которая используется в учебном процессе в Карельском государственном педагогическом университете.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались: на конференции "Новые информационные технологам в образовании и управлении", Петрозаводск, 1993 г.; на научно-технической конференции "Проблемные вопросы сбора, обработки и передачи информации в сложных радиотехнических системах", Пушкин, 1994 г.; на научно-практической конференции "Информатизация образовання'94", Екатеринбург, 1994 г.; научной конференции "Methods of Teaching Mathematics and Physics in Higher and Secondary School", Петрозаводск, 1995 г.; на семинаре-выставке "ИНФО'96", ПетрГУ, Петрозаводск, 1996; на семинаре кафедры ИМО ПетрГУ; на ученом совете ОМАД КНЦ РАН; на семинаре лаборатории теории алгоритмов и лаборатории прикладной информатики СПИИРАН; на рабочих совещаниях в ЦНИИ робототехники и технической кибернетики.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 7 печатных ребот.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и шести приложений. Общий объем работы составляет 137 страниц сквозной нумерации, в том числе 5 рисунков. Список литературы включает в себя 57 наименований на 6 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении к диссертационной работе обосновывается актуальность проблемы, формулируется цель работы и дается аннотация глав.

В первой главе рассматриваются традиционные методы управления поиском вывода, применяемые в системах, основанных на знаниях (экспертных системах), предлагается подход к управлению поиском вывода, основанный на использовании средств ме-тауровня.

Одной из главных проблем в области создания интеллектуа-лизироваииых компьютерных систем является исследование и раз-

работса эффективных методических, языковых и программных средств поддержки процессов их построения. В настоящее время общепринятым подходом к созданию экспертных систем является разработка и совершенствование серии прототипов. При этом проблема построения эффективных механизмов поиска вывода в ЭС, наиболее точно моделирующих логику и методику рассуждений эксперта, является актуальной и сложной.

Для построения механизмов поиска вывода традиционно используются дедуктивные методы логического вывода, которые носят характер общих принципов нахождения решений, часто не полностью отражающих специфику решаемых задач. Кроме того, схема рассуждений эксперта не всегда соответствует общим методам вывода на знаниях. Вследствие этого эксперту зачастую приходится адаптировать свои рассуждения под используемую схему управления логическим выводом, которая не всегда удобна и эффективна, что в значительной мере затрудняет вербализацию его знаний.

В этих условиях возникает необходимость разработки языковых и программных средств, помогающих специалисту вербализовать свои рассуждения о поиске решений задач с учетом особенностей моделируемой предметной области.

Одним из перспективных подходов к решению этой проблемы является использование средств метауровня. Исходные идеи были высказаны А.О. Слисенко в 90-е годы. Рассматриваемый подход подразумевает разбиение всех знаний о моделируемой предметной области на два уровня: проблемно-ориентированный (предметные знания) и управления поиском вывода (управляющие знания). При этом по отношению к предметным знаниям управляющие знания выступают в качестве метазнаний. Структурная схема, соответствующая этому подходу к управлению поиском вывода, изображена на рис. 1.

Введем определения следующих основных понятий: вывода и подстановки.

Вывод есть список формул, снабженных дополнительной информацией. При этом каждая формула F списка помечается как допущение или заключение (обе пометки могут присутствовать одновременно). В случае, когда формула является заключением, она имеет ссылку на источник, т. е. на название правила, по которому она получена, и подсписок формул, расположенных слева от Г, из которых она получена (когда формула имеет обе пометки, может не быть ссылки на ее источник).

Рис. 1. Структурная схема управления поиском вывода, основанного на явном задании метаправил поиска вывода

Подстановку определим как правило вида "в терме 9 заменить (г-ый, любой одаш, все) подтерм т на терм t при предусловии F(Q,т) и постусловии G(Q,x,t)'\ где Fu G формулы некоторого языка (например, языка вхождений или его фрагмента). Подстановка для формул определяется аналогично.

Проблемно-ориентированный уровень (базовый уровень) в нашем случае будет состоять из языка запросов (базового языка) и набора предметных правил вывода (базовых правил). Язык запросов предназначен для формулирования конкретных запросов в системе. Базовые правила вывода представляют знания о предметной области. При этом каждое базовое правило обосновывает один шаг моделируемых рассуждений и является алгоритмом, преобразующим список формул, представляющий вывод, в его расширение.

В метаправилах представлена информация о том, как пользоваться базовыми правилами. Каждое метаправило представляет собой алгоритм, который по текущему выводу выдает список базовых (предметных) правил и тех вхождений формул и термов, к которым следует применить указанные базовые правила. Вхожденш формул и термов, подлежащие преобразованию, помещаются е списки выделенных вхождений формул и термов.

Механизм управления поиском вывода формализуется в виде программы, состоящей из набора метаправил. Поиск с возвратом (бэктрекинг) организуется с помощью управляющих меток и метаправил, описывающих возможные тупиковые ситуации и методы их разрешения.

Во второй главе приведена разработка языка управлепш выводом (ЯУВ), позволяющим описывать алгоритм управлении выводом в удобной и компактной форме - в виде метаправил. Наглядность и отделенность управляющей компоненты от другш частей системы позволяет быстро найти ошибки и при необходи мости модифицировать ее без больших объемов перепрограммиро вания.

ЯУВ является расширением стандартного языка Си++, егс разработка включает в себя описание синтаксиса и семантики язы ка.

ЯУВ ориентирован на описание символьных преобразова ний и включает в себя управляющие примитивы и следующш классы объектов: предметные константы и переменные, функции термы, предикаты, формулы, выводы, метаконстанты, метапере менные, метатермы, метапредикаты, метаформулы, управляющщ предикаты, управляющие формулы, базовые правила вывода, ме

травила вывода, управляющие метки.

Предметные константы и переменные, функции, термы, прете аты и формулы используются при формулировке запросов к гспертной системе.

Метатермы обозначают предметные термы или множества редметных термов. Метатермы применяются для описания вида эедметных термов в подстановках и в качестве аргументов управ-пощих предикатов.

Метапредакаты обозначают предметные предикаты, т.е. ме-шредикат - это переменная доя предикатов. Каждому метапреди-эту сои оставляется некоторое множество предикатов предметной эласти. Метапредикаты используются для конструирования ме-зтформул.

Метаформулы обозначают предметные формулы или множе-гва предметных формул. Метаформулы применяются для описа-ия вида предметных формул.

Управляющие предикаты служат для описания свойств син-аксичсских объектов ЯУВ. Управляющие предикаты могут выра-:ать признаки термов, формул и выводов. Пользователь конст-уирует управляющие предикаты из встроенных и булевских опе-аций. Управляющие предикаты применяются при построении правляющих формул.

Управляющие формулы обозначают некоторые утверждения синтаксических конструкциях ЯУВ и применяются для построе-ш частей метаправил и определения управляющих предика-ов.

Базовые правила предназначены для записи утверждений о редметной области, описывающих те шаги, которые необходимо редпринягь для решения задачи. С помощью базовых правил вы-ажают факты и законы, имеющие место в рассматриваемой пред-[етной области, т.е. базовые правила формализуют знания о пред-¡етной области. Все базовые правила делятся на правила, выпол-[яющие указанную подстановку, или правила, применяющие специальный алгоритм. Подстановка может быть либо формальной, ибо с вычислением значения. Подстановка описывает замену од-юго терма или формулы другим(ой). Специальный алгоритм опи-ывает такое преобразование терма или формулы, которое нельзя »писать с помощью подстановки. Приведем пример правила, при-юняющего специальный алгоритм:

БП61. Сокращение на общий множитель. Если в числитель и таменатель дроби входит общий множитель, то сократить на него

дробь.

TALG(ComFactCanc; cîiv(s,t); CancelComFact; )

Условием применимости базового правила является унифи цируемость образца доя сопоставления с выделенным вхождением терма (формулы). Если хроме условия, вьфажаемого образцом дои сопоставления, необходимо описать более общее условие примени мости базового правила, например, сферу применения правила, т< это условие необходимо перенести в соответствующее метаправил« в целях избежания потери управляющей информации. TepMi (формулы), возможно подлежащие преобразованию, передайте через списки выделенных вхождений термов и формул, которы строятся во время проверки управляющего условия соответствую щего метаправила. Иначе говоря, то, какие вхождения терм (формулы), указанного в образце для сопоставления, будут замене ны или преобразованы, определяется списком выделенных вхожде ний термов и формул.

Метаправила используются для записи алгоритма поиск вывода, который представляет основную часть механизма ynpai ления выводом. Метаправила описывают конкретные пути реалз защш выбранного метода решения задач. Каждое метаправш описывает некоторую ситуацию и те действия, которые необход] мо предпринять в заданной ситуации.

Ситуация характеризуется управляющей формулой, котор: позволяет формулировать не только локальные условия, наприм* наличке некоторого факга в рабочей памяти системы, но и бол общие условия, например вид текущего вывода в целом или нал чие ситуации, являющейся тупиковой. Действия, предписываем! метаправилом, задаются в виде списка базовых правил, среди к торых могут быть специальные правила, используемые для опш ния вывода с возвратом. Таким образом, метаправила формали: ют знания о том, как пользоваться базовыми правилами выводе выражают способы нахождения решений в данной предмета области. В качестве примера приведем метаправило "Единичн вывод":

Если текущий вывод состоит из одной формулы и выраз ние, стоящее под знаком предела и входящее в эту формулу теку! го вывода, есть частное, произведение, разность или сумма фу] ций, то пометить формулу текущего вывода меткой "единичн вывод" и применить базовые правила о пределе частного, произ дения, разности и суммы функций. Singlelnf :

If((Singlelnf(cur_inf)SArithmOper(first forra) )

Apply(label(single_inf),CL_FuncQuot, CL_FuncProd, CIi_FuncDí f, CIi_FuncSum) ;

Управляющие метки предназначены для ссылок на элементы вывода и применяются для организации поиска с возвратом. Управляющей меткой можно пометить любую формулу текущего вывода и в дальнейшем осуществить откат к помеченной формуле. Используя управляющие метки, можно точно настроить алгоритм поиска вывода на семантику предметной области благодаря выборочному возврату только в тех. точках пространства поиска доказательства, где это необходимо. Приведем пример использования управляющей метан:

МП20. Возврат к преобразованию косинуса. Если имеем неопределенность "нуль делить на нуль" и было применено базовое правило преобразования косинуса двойного аргумента, то вернуться к формуле, помеченной меткой "преобразование косинуса", применить базовые правила замены косинуса и правило сокращения на общий множитель. CosTransformBacktrack :

If((ZeroByZeroIndef(cur_inf)5

Applied (cur_inf ,TRG__cos2x) ) ) Apply(backtrack(cos_transform),TRG_cosCh, ConiFactCanc);

Алгоритм поиска вывода (решающий алгоритм) определяет способ решения задач из рассматриваемой предметной области. Алгоритм поиска вывода является набором метаправил и строится на основании базовых знаний. Просмотр и активизация метаправил вывода осуществляются интерпретатором метаправил. Схема работы интерпретатора сделана максимально простой, чтобы не налагать ограничения на выразительные возможности ЯУВ. Таким образом, вся специфика поиска решений в рассматриваемой предметной области выражается через последовательность метаправил.

Управляющие примитивы используются при написании программ на языке управления поиском вывода. Они делятся на встроенные управляющие предикаты, позволяющие управлять построением списков выделенных вхождений термов и формул, и встроенные базовые правила вывода, производящие операции над выводами и управляющими метками.

Основное назначение ЯУВ состоит в предоставлении пользователю удобных средств описания алгоритмов поиска вывода для своей предметной области и быстрого подбора оптимальных способов обработки запроса на этапе прототипирования ЭС.

В третьей главе представлен пример использования ЯУВ и

предлагаемого подхода к управлению поиском решения задачи дая построении прототипа ЭС, решающей задачи нахождения пределов функции. Данный пример демонстрирует такие преимущества подхода к поиску решения задач, как упрощение процессов разработки, отладки и модификации системы, возможности более точного отражения логики рассуждений эксперта.

Ввиду того, что рассматриваемая предметная область характеризуется большим объемом знаний, обуславливающим достаточно большой объем соответствующей БЗ, целесообразно использовать двухуровневую архитектуру представления знаний (базовый уровень и метауровень).

Базовый (нижний) уровень представления знаний включает в себя знания, накопленные в теории пределов, и изложенные, например, в учебниках по математическому анализу - общие свойства пределов, конкретные пределы, правила вычисления элементарных функций и раскрытия неопределенностей и т.п. Эти знания формализуются в виде фактов и базовых правил, множество которых должно быть достаточным для поиска решений. В базовый уровень включаются также эвристики, выражающие неформальные знания, используемые в целях повышения эффективности поиска решений в рассматриваемой предметной области.

Метауровень (верхний уровень) включает в себя описание способов решения задач, представленных в виде метазнаний. Они включают в себя описание способов раскрытия пределов для выражений различного вида (рациональных, дробно-рациональных, тригонометрических и т.п.). Метазнания представлены в виде метаправил, определяющих выбор базовых правил и способы их использования для нахождения решений в рассматриваемой предметной области. Использование таких метаправил улучшает работу системы за счет сужения пространства поиска решений. Приведем пример метаправила раскрытия неопределенности оо-оо.

МП26. Разность/сумма дробей. Если имеем неопределенность "бесконечность минус бесконечность" и выражение, стоящее под знаком предела и входящее в формулу, помеченную меткой "единичный вывод", в случае существования такой метки, или в последнюю формулу текущего вывода, есть разность или сумма дробей, то вернуться к формуле, помеченной меткой "единичный вывод", в случае существования такой метки, и применить базовые правила о разности и сумме дробей.

11: ((1г^М1пиз1п£ 1пс1е£ (сигг_1п£) &

FractDif Sum(last_forni) ) ) ) Apply(backtrack(single_inf), FractDif, FractSum);

Вьщеление базового уровня и метауровня представления знаний целесообразно по следующими причинами. Базовые предметные знания, накопленные в теории пределов, носят относительно стабильный характер. Метазнания, выражающие в себе методы решения задач того или иного вида, ориентированы на конкретные задачи и в большей степени подвержены изменениям. Логическая структура системы выбрана тагам образом, чтобы изменения знаний различных типов влияли друг на друга минимальным образом.

В четвертой главе при использовании объектно-ориентированного подхода создается библиотека классов Си++ в виде абстрактных типов данных, предназначенная для описания алгоритмов поиска вывода.

Программная реализация ЯУВ является библиотекой классов, объектов и подпрограмм на языхе Си++. Библиотека содержит абстрактные типы данных, используемые дня организации управления поиском вывода в ЭС. Основные классы, включенные в библиотеку следующие: текущий вывод, базовые правила, метаправила, решающий алгоритм, управляющие формулы, управляющие предикаты, управляющие мелей, термы, метатермы, формулы, ме-таформулы и механизм вывода. Всего библиотека включает в себя 57 классов и 18 подпрограмм оригинальной разработки.

Собственно поиск вывода организуется в виде взаимодействия объектов следующих классов: метаправил, базовых правил, управляющих предикатов, текущего вывода и списков выделенных вхождений термов и формул. Решающий алгоритм (алгоритм поиска вывода) является списком метаправил, описывающих используемый метод поиска решения. Для описания условий метаправил используются управляющие предикаты и управляющие формулы. Базовые правила хранятся в базе знаний и формализуют предметные знания. При формулировании базовых правил применяются метатермы и метаформулы. Текущий вывод есть список формул специального вида и является рабочей памятью ЭС. Поиск с возвратом организуется с помощью управляющих меток.

В целом, библиотека разработанных классов представляет собой расширение стандартного языка Си++, направленное на работу со списками специального вида, и ориентирована на использование компилятора Borland С++ для MS Windows.

Общая структура программной реализации изображена на рис. 2. Этот рисунок представляет собой модульную диаграмму, показывающую распределение классов и объектов в модулях,

Механизм вывода

Компонента интерфейса

База знаний

Рис. 2. Общая структура программной реализации

Последовательно\ активизировать метаправила

Список управляющих

Механизм вывода

Список выделенных 5*1 вхождений термов

Текущий вывод

Получить длину

Список выделенных вхождений формул

Рис. 3. Структурная диаграмма объекта "Механизм вывода"

эизически реализующих проект.

Оеновпьм модулем с точки зрения программной реализации вляетея "Механизм вывода", который содержит реализацию всех библиотечных классов, функций и предопределенные объекты.

Модули "Компонента интерфейса" и "База знаний" являются нешними по отношению к механизму управления выводом и соз-;аются пользователем. Компонента интерфейса обеспечивает заимодействие с пользователем: ввод запросов пользователя, вы-од найденных решений и вывод служебных сообщений. БЗ содер-сит определение базового уровня знаний, т.е. набор предметных :равил вывода и язык запросов. В язык запросов входят определе-;ия предметных констант, перемашых, функций и предикатов. Громе того, БЗ включает в себя специальные алгоритмы и посту-ловия.

Модуль "Механизм вывода" строится в виде динамически вязываемой библиотеки (ОЬЬ-модуля). Использование динамиче-кой компоновки позволяет операционной системе улучшить правление оперативной памятью и повысить модульность прило-сения, построенного с использованием библиотеки ЯУВ. При вне-ении изменений или усовершенствований в реализацию БЬЬ-юдуля "Механизма вывода" не будет необходимости выполнять [овторную сборку всего приложения (при условии, что интерфейс юдуля останется неизменным).

Для взаимодействия с компонентой интерфейса и БЗ исполь-уются специальные интерфейсные подпрограммы, которые опре-еляются в соответствующих модулях. Адреса точек входа в эти одпрограммы передаются в модуль "Механизм вывода" на стадии ремени выполнения. Это позволяет сделать механизм вывода, остроенный на основе классов ЯУВ, достаточно независимым от ругих компонент ЭС и использовать библиотеку ЯУВ совместно с ругими инструментальными средствами, предназначенными для остроения систем, основанных на знаниях.

Основным предопределенным объектом (относящимся к ста-ическому классу памяти ), содержащимся в модуле "Механизм ывода", является собственно механизм вывода.

Объект "Механизм вывода" обладает структурой и поведени-м, необходимыми для управления поиском вывода. Структурная иаграмма этого объекта приведена на рис. 3. Он включает в себя в ачсстве полей такие объекты, как решающий алгоритм, текущий ывод, список управляющих меток и списки выделенных вхожде-ий термов и формул. Методы класса "Механизм вывода" позво-яют инициировать обработку запроса и ввести ЯУВ-программу в

любой момент.

Собственно программа на языке управления выводом находится в обычном текстовом файле, имя которого задается пользователем. ЯУВ-программа включает в себя описание метаконстант, метапеременных, метафугасций и метапредикатов, а также определение управляющих предикатов и решающего алгоритма (списки метаправил).

В приложении представлены: описание синтаксиса ЯУВ (Приложение I), пример программы на ЯУВ для решения задачг нахождения пределов некоторых функций (Приложение II), описа ние базовых правил (Приложение III), описание управляющих пре дикатов (Приложение IV), спецификации основных классов биб лиотеки (Приложение V), акты о внедрении результатов диссерта ционной работы (Приложение VI).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненные в настоящей работе исследования по проблем разработки средств управления поиском вывода в экспертных сис темах показали возможность практической реализации ида управления поиском решения, основанного на явном задании мс таправил поиска вывода, в сложных областях обработки знаний.

Новыми результатами проведенных научных исследовани являются:

1) разработанные средства мегауровня для управления выв с дом, которые предполагают возможность введения признаке (предикатов) на текущем выводе, их модификацию, а также наш чие средств взаимодействия метауровня с базовой системой знашп

2) язык управления поиском вывода, позволяющий опись вать управление обработкой запроса в экспертных системах и пр1 званный Помочь пользователю формулировать методы решен! задач из его предметной области.

3) реализация в среде Си++ программного прототипа, пре, ставляющего собой инструментальное средство построения мех низма поиска вывода, основанного на языке управления выводо которое можно использовать в составе комплекса инструментал ных средств, предназначенных для построения экспертных систем

На основе полученных результатов разработана и реализ вана система представления знаний для решения задач о поис пределов. Эксперименты с системой показали ее работоспосо ность и позволяют надеяться на продуктивность и достаточно ш рокую применимость развитого подхода.

Разработанный язык управления поиском вывода позволяет выразить специфику поиска решений в рассматриваемой предметной области в виде последовательности метаправил. Такой подход к организации управления поиском вывода дает ряд преимуществ. Во-первых, используя управляющие предикаты и управляющие метки, пользователь может реализовать именно ту схему поиска решения задач, которая требуется для его предметной области. При этом самим ЯУВ на схему поиска вывода ограничения не налагаются. Во-вторых, разделенность метауровня и базового уровня знаний о предметной области дает возможность вносить изменения в алгоритм поиска вывода не изменяя базовые правила, т.е. модификация процедурных знаний не затрагивает декларативные знания. В-третьих, оформление алгоритма поиска вывода в виде отдельной части системы дает возможность проанализировать текущую стратегию поиска решения и быстро ее модифицировать, не отвлекаясь па другие вопросы.

На метауровне вывод рассматривается нами как рабочая память экспертной системы, содержащая информацшо о текущем состоянии обработки запроса. Организация рабочей памяти ЭС в виде единого объекта дает ряд преимуществ. Во-первых, легко формулируются условия, описывающие свойства и признаки всего доказательства в целом. Во-вторых, легко производить операции над текущим доказательством, например, отбрасывание тупиковой ветви.

Публикация исследований. Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Тарасов В.В. Управление процессом обработки запросов в обучающей экспертной системе II Новые информационные технологии в образовании и управлении / Тезисы докладов Международной конференции. - Петрозаводск, Изд-во ПГУ, 1993. - С. 8586.

2. Тарасов В.В. Анализ способов решения задач о нахождении пределов с точки зрения управления поиском вывода // Сборник статей. - С.-П.: СПИИРАН, 1994, в печати.

3. Тарасов В.В. Управление поиском вывода в экспертной системе, основанное на описании признаков доказательств II Проблемные вопросы сбора, обработки и передачи информации в сложных радиотехнических системах / Сборник научных трудов. Вып. 1, часть 1. - СПб., 1994. - С. 81-83.

4. Тарасов В.В. Инструментальное средство построения механизма поиска вывода обучающей экспертной системы II Инфор-

матизация образования'94 / Тезисы докладов научно-практической конференции. - Екатеринбург, 1994. - С.28-29.

5. Тарасов В.В. Язык управления выводом // Сборник трудов. Вып. 1. - КНЦ РАН, Отдел математики и анализа данных. - Петрозаводск, 1994.- С. 124—136.

6. Вдовицын В.Т., Тарасов В.В. О применении KBS-технолопш для автоматизации управления ЦБК // Новые информационные технологии в целлюлозно-бумажной промышленности У Тезисы докладов международной конференции. - Петрозаводск. 1996.-С. 41-42.

7. Tarasov V.A., Tarasov V.V. Developing Educational Software Using Expert Systems // Scientific Conference on Methods of Teaching Mathematics and Physics in Higher and Secondary School У Abstracts oJ Reports. - Petrozavodsk, 1995. - P.39-40.