В семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем)




НазваниеВ семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем)
страница4/28
Дата публикации21.07.2013
Размер4.22 Mb.
ТипДокументы
lit-yaz.ru > Информатика > Документы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   28

1.3. Конкретизация проблем информатики решения задач
Конкретизация выдвинутых проблем состоит в изложении частных проблем информатики проектирования, от разрешения которых зависит судьба главных проблем (предварительные исследования отражены в томах 4 и 6). Конкретизация проблем связана главным образом с представлениями исходных данных (фактов) и знаний. Все данные и знания должны вводиться в память ВМ в исходном виде, на языке самого проектировщика. К ним относятся тексты знаний, таблицы данных, факты или утверждения о фактах, определения и образцы готовых изделий или шаблонов, представляемые текстуально или таблично. Мы рассмотрим несколько частных проблем информатики проектирования, которые ориентированы на построение знаниеориентированных или интеллектуальных САПР (Интеллсист).
Современные информационные технологии САПР характеризуются тем, что вводимые в нее знания, ориентированные на решение проектных задач, представлены алгоритмически. Все сопутствующие знания (БД, меню, сервисные программы и т.п.) формализованы также, они призваны обеспечить работу основных алгоритмов. Ниже рассматриваются общие средства для ввода других форм или видов знания, обладающих рядом преимуществ и разрешающих проблемы современных САПР (см. [Красилов94а, 94б]) естественными средствами, пригодными для профессионального проектировщика. Указывается на некоторые проблемы реализации САПР, слабо разрешающиеся при использовании традиционного метода программирования, или ПП. Эффективное решение указанных проблем возможно при использовании новых Интеллсист. Рассмотренная формулировка проблем представляет собой интуитивные (можно сказать не осознанные) требования проектировщика объектов и фактические требования разработчика Интеллсист и инструментария ее автоматизированного создания. Инструментарий Интеллсист является главным средством разработки САПР Интеллсист. Кроме общих требований к созданию Интеллсист имеется значительное число конкретных проблем информатизации, без разрешения которых реализация практически важных и нужных для Интеллсист становится невозможной. Рассмотрим некоторые конкретные проблемы реализации САПР Интеллсист.
^ 1. Проблема представления знаний. Проблема состоит в представлении текстов знаний средствами ЕЯ. Использование всего ЕЯ пока неосуществимо, поэтому для Интеллсист взята часть ЕЯ, которую мы именуем ЯПП. Он ограничен лексиконом с понятиями из общей и профессиональной областей знания, в том числе области знаний пользователя, решающего свои конкретные задачи и проблемы. Данные (составная часть фактов) в виде массивов, таблиц или записей должны вводиться отдельно или в рамках принятой СУБД или части СУБЗ. Запросы на данные должны представляться на ЯПП, в форме грамматически (по СеГ) правильных утверждений, составленных произвольно, по шаблону или по анкете. Эти требования прежде всего относятся к вводу фактов, утверждений о фактах и к определениям, используемым при проектировании. Проблема представления знаний разрешается средствами ЕЯ, СУБД и СУБЗ. Эту проблему разрешают различными подходами или методами. Наиболее популярными являются семантические сети, фреймы и ФЯ представления знаний. Все эти подходы ориентированы на применение формализма, которые хорошо учитывают отдельные особенности конкретных областей знания и доступны специалисту узкой специализации. Их распространение на другие области знаний сталкивается с различными трудностями. Разрешение проблемы состоит прежде всего и главным образом в максимальном использовании ЕЯ.
^ 2. Проблема лексикона. Частная проблема информатизации состоит в формировании лексикона терминов по области знания. В отличие от таблиц слов, которые обычно формируются трансляторами ФЯ, таблица или словарь терминов включает многословные и многознаковые комбинации для обозначения понятий, на которых основывается представление знаний, запросов, фактов, утверждений о фактах, определений и терминов-синонимов. Проблема перехода от слов (традиционно считается, что основным и первоначальным носителем знаний является слово) к терминам должна разрешиться в головах пользователей Интеллсист. Грамматика ЕЯ учит строить и понимать слова, предложения и тексты только через слова и знаки препинания. В связи с переходом к терминам, как носителям первичного знания, родилась СеГ (см. т.2), как метод разрешения проблемы лексикона. Практически проблема лексикона состоит в формировании терминов, употребляемых в описаниях знаний.
В лексиконе имеется по крайней мере пять основных разделов: (1) стандартные термины (они взяты из ЕЯ для общепринятых понятий, используемых при любом проектировании и составляющих фактографическую часть СеГ), (2) термины конкретной области знаний (для принятых в этой области понятий), определенные и помещенные в БЗ, (3) конкретные термины, используемые в данном процессе разрешения запросов на основе знаний (например, переменные или условные обозначения, а также новые исследуемые термины). (4) Четвертый раздел возникает при использовании (рабочих) понятий, логическом выводе ответов на запрос пользователя и (5) пятый раздел - при синтезе программ, если в этом имеется необходимость. Проблема лексикона становится конкретной по каждому из его разделов: первый раздел связан с проблемой использования национального ЕЯ, второй - с проблемой выбора терминов в описании знаний по своей специальности, третий - с проблемой выбора терминов для конкретного задания, четвертый и пятый разделы автоматизированы полностью (и не связаны с проблемами).
Проблемой лексикона является многозначность терминов, что в особенности касается однословных терминов. Значение понятия можно найти по контексту, исторически по текстам, по информации в процессе работы Интеллсист и др. Эта проблема станет особенно острой с использованием ЕЯ. Она будет разрешена при создании емких и быстродействующих Интеллсист.
^ 3. Проблема внутреннего представления БЗ. Формальные свойства понятий в знаниях и запросах определяют структуру БЗ, так как каждое понятие имеет свой состав реквизитов или характеристик. Например, таблица раскрасок проводников содержит вполне определенное число строчек и столбцов, имена и размеры которых характеризуют понятие «таблица раскрасок». БЗ должна иметь структуру, соответствующую всем связям характеристик всех понятий. Эта проблема легко разрешима. Имеющиеся в программировании прецеденты для представления сложных структур данных (списки, стеки, записи и деревья) подтверждают правильность этого положения. Данная проблема является скорее технической и состоит прежде всего в правильном использовании языка Лейбниц (или меню для создания лексиконов), в организации правильного планирования памяти Интеллсист для хранения данных и знаний.
^ 4. Проблема формы запросов. Проблема состоит в выборе форм запросов к Интеллсист. Некоторые запросы представляются опросными анкетами, другие - утверждениями или фразами, третьи - принятыми стандартными формами, которые именуются шаблонами. Формы запросов могут зависеть от требований выбранной СУБД и от способа и технологии решения заданий. Проблема технически разрешима самим пользователем традиционными методами, она согласуется также со следующей проблемой. Легче всего использовать шаблоны из-за малой вероятности появления ошибок в заданиях, просты в использовании анкеты, отчасти представляющие некоторую форму шаблона. Сложнее выглядят произвольные формулировки запросов в виде текстов. Сложность состоит в приобретении навыков создания осмысливаемых текстов и практически точных лексиконов.
^ 5. Проблема технических возможностей ВМ. Пятая проблема связана с техническими возможностями ВМ, на которой реализуется САПР. Например, Интеллсист САПР радиоэлектронных устройств, не может быть реализована на малых ВМ. При наличии большой памяти и значительного быстродействия можно рассчитывать на создание емких САПР. Разрешение этой проблемы связано с сегментацией исходной задачи на подзадачи или выбором требуемой вычислительной аппаратуры. В связи с ограничениями ВМ по емкости памяти или по быстродействию сегментация возможна на слабо зависимые подпроблемы (подзадачи), решаемые автономно. Проблема является скорее организационной или технической.
Этим перечислением конечно же не исчерпываются все конкретные информатические проблемы, они должны выявляться и технически разрешаться в процессе создания Интеллсист или самой САПР в рамках Интеллсист. Важно обратить внимание на тот факт, что каждая информатическая проблема разрешается, но с той или иной мерой эффективности.

^ 1.4. Интеллектуальные системы - наукоемкое производство
Наукоемкость программного продукта оценивается разницей затрат на разработку и совокупной продажной ценой конечного продукта. Более наукоемкие продукты требуют больших затрат на разработку, малое количество затрат на тиражирование и продажу и большие прибыли от продажи. К таким продуктам относятся программы. Разнообразие конечного тиражируемого продукта увеличивает конечную цену продукта и уменьшает затраты на доработку, делая ее автоматической или автоматизированной. Разнообразие конечного продукта определяется количеством решаемых задач, возможностью адаптации программ, их переносимостью на другие ВМ. Например, наукоемкие программы зависят от числа решаемых проблем, которые перечислены в предыдущих разделах. Поскольку Интеллсист решает эти проблемы, она может претендовать на наукоемкий продукт весьма высокой степени. Наибольший интерес представляют еще два вопроса: что могут делать Интеллсист? и будет ли ИП конкурентом ПП? Вопросы можно пояснить следующим образом.
К наукоемким продуктам следует относить Интеллсист, которая определяется как программный продукт, предназначенный для вывода ответа на запрос пользователя по имеющейся БЗ специалистов данной области знаний. Разнообразные Интеллсист могут быть вложены в систему классификации, которая и явится ответом на два вопроса. Для построения классификации необходимо создание координатной сетки, узлы которой заполняются различными программами или Интеллсист. Координаты образуют своеобразную систему координат. Она выбирается в соответствии с классификацией видов знаний [Красилов91в].
Интеллсист может выводить ответы на запросы пользователя на основе БЗ. Накопление знаний в базе представляет собой в общих чертах аналогично (покомандному или сборочному) процессу программирования, но ИП следует называть аксиоматическим программированием (АП). Поскольку знания - это фразы ЯПП, то АП значительно проще и интеллектуальнее, чем ПП. Более того, БЗ - это АП класса задач в обычном понимании понятия класса. В таких рассуждениях имеется видимое преимущество Интеллсист перед традиционным ПП. Предлагаемая ниже классификация применима и для всех прочих программ. К этому надо заметить, что программа может относиться к тому или иному классу, а Интеллсист не изменяется в зависимости от решаемых задач, но охватывает их все.
Для описания областей применения Интеллсист мы рассмотрим признаковое классификационное пространство с конечными и бесконечными числами точек по осями координат. Из анализа этого пространства можно ощутить области применения Интеллсист. Важно здесь отметить, что для создания экземпляров Интеллсист необходимо сделать один программный инструментарий. Программирование конкретной задачи будет сводиться к особенностям формирования запросов для Интеллсист.
О наукоемких продуктах в информатике можно говорить с самых различных точек зрения, можно рассматривать следующие атрибуты, определяющие наукоемкость: варианты постановок заданий, решаемые варианты задач, адаптацию программ, формы представления данных, математические методы, реализуемые в программе, параметры программы, генерируемые системы и др. Такие атрибуты могут определить координаты классификационного пространства. Для ПП такие координаты указывают только косвенно на области его применения. И главное, что можно извлечь из этого пространства - это перечень наукоемких системных программ, обеспечивающих реализацию каждой точки классификационного пространства. Проблема повышения наукоемкости важна и может достигаться реализациями программных систем с указанными атрибутами. Разнообразные Интеллсист также могут быть вложены в систему классификации. Координатная сетка выбирается так, чтобы она состояла из ортогональных осей. Кроме требования ортогональности выдвигаются еще и такие требования: оси должны удовлетворять требованиям независимости, измеряемости, четкости выделения координаты, упорядоченности (по мере возможности) и др. Упорядоченность менее важна для характеристики координаты, так как она не вносит ничего нового в оценку наукоемкости. Координаты выбираются еще и по следующим признакам. Если варианты программ по некоторой оси реализуются просто (без особых затрат, без затрат на повторные операции), то считается, что наукоемкость этих программ выше. Высокая наукоемкость позволяет решать более разнообразные задачи - это самая важная характеристика программы для пользователя, строить самые разнообразные по применению программы - это самая важная характеристика для производителя программы, осуществлять применение ВМ для более широкого класса задач - это важная характеристика наукоемкости для потребителя и разработчика программы.
Приведенные рассуждения будем применять к таким программам как Интеллсист и, в частности, к ЭС. Необходимо обнаружить источники данных для оценки степени наукоемкости производства Интеллсист. Предполагается, что сравнение наукоемкости программ ВМ, Интеллсист и ЭС будет произведено самим читателем с помощью дополнительных сведений из раздела о сопоставлении ЭС, ПС и Интеллсист. При описании источников оценки будем пользоваться пространственным представлением классов Интеллсист. В связи с этим необходимо представить координатные оси пространства Интеллсист (и вообще программ).
Наукоемкость Интеллсист устанавливается в процессе всего изложения свойств системы.


^ 1.5. Пространство интеллектуальных систем
Интеллсист - наукоемкое производство интеллектуального программного продукта. Истинность этого утверждения устанавливалась в предыдущем разделе. С этой точки зрения анализ требований к Интеллсист порождает формулировку таких принципов ее создания.

1. Исходный текст знаний и заданий (или запросов) должен быть максимально близким к текстам непосредственных пользователей, которые являются специалистами в своей области (или областях) знаний. Текст должен состоять из терминов пользователя, собранных в лексикон данной области знаний.

2. Каждый запрос пользователя принимается за истинный, исключая случаи формальных или фундаментальных ошибок или противоречий имеющимся знаниям, которые опровергают истинность фраз знаний или запроса.

3. Внутренний код (представления в памяти Интеллсист), получаемый в результате трансляции исходного текста на внутреннее представления, должен отображать только необходимые непротиворечивые, независимые и по возможности полные знания. Причем процесс отображения должен проходить без потери знания, или потеря известна пользователю.

4. Разнообразие представлений знаний и данных должно соответствовать потребностям пользователя, правилам грамматик ЕЯ, СеГ и языка Лейбниц.

5. Интеллсист должна порождать результаты решения задач только в соответствии со знаниями, сообщенными ей через БЗ или запросы, и с требованиями, которые порождены в результате обсуждения недостатков ПП.

6. Должна обеспечиваться надежность разрешения запросов: компилятор и отладчик знаний должны обнаруживать ошибки, по возможности исправлять их или подсказывать пути их исправления, запрашивать дополнительные знания.

7. Каждая Интеллсист должна быть максимально интеллектуальной (каждый шаг связан с логическим выводом по правилам ИЛ), учитывать накопленные в информатике знания по интерфейсу и диалогу с пользователем, а также должна быть оценена мерой интеллектуальности.
Вспомним, что кроме рассудительных фраз ЯПП может содержать команды. Командные языки приводят к эвристическому программированию и обосновываются по частностям. Вообще же командные языки при реализации Интеллсист исключить полностью невозможно и нецелесообразно для таких профессионалов как программисты. Для них ЯПП являются языки программирования ВМ, которые, вообще говоря, также можно представлять с помощью ЯПП программиста или языка записи алгоритмов. Командные языки необходимы для работ, связанных с программированием либо встроенных ВМ, либо начального программного обеспечения, с моделированием или при создании системных или сервисных программ. Интеллсист предусматривает два источника программ для решения конкретных задач. Первый источник - сам пользователь, желающий подключить готовые и отлаженные программы в процесс логического вывода ответа на запрос. Второй источник - сама Интеллсист, порождающая программы как результат логического вывода по запросу, в котором не указаны некоторые или все исходные данные.
Практика выдвигает главным образом смешанные проблемы, которые разлагаются по указанным в разд. 2.3 ортам А-Ж. По этой классификации задач пользователь только ориентируется в возможностях Интеллсист, выполнение запроса не требует специальных формулировок для решения того или иного класса задач, Интеллсист сама определяет класс решаемых задач, а пользователь только по ответу может судить к какому классу следует отнести этот запрос. Следует заметить, что в инструментарии предусмотрен диалог для ввода параметров точной характеристики каждого класса задач. Например, пользователю кажется, что он сформулировал теорему, а в диалоге с инструментарием указал фразы, которые будут выведены в качестве результата. В результате прогона ее в Интеллсист выведены условия истинности теоремы, следовательно, решалась задача класса А, а ответ подсказал, что решалась задача класса Б. В рамках классической или интуиционистской логик решение подобных проблем затруднено построениями индивидуальных алгоритмов и программ для решения любых задач без учета плохо формализуемых частей исходной постановки проблемы. Ныне реализованное эвристическое программирование (с помощью ЭС) решает некоторые проблемы программирования плохо формализуемых заданий, но оно базируется на командах специального вида - продукциях, не решает всех указанных информатических проблем и не имеет средств для отладки знаний. Основная причина, тормозящая решение проблем А-Ж в рамках классических логик, заключена в использовании дедуктивного метода, который не реализуется эффективно на современных ВМ. Для построения Интеллсист стала необходимой новая логика, которую мы поименовали информатической (см. т.5), она не использует дедукцию явно, а неявное использование вообще не порождает глубоких деревьев перебора вариантов логического вывода.
Классификация Интеллсист позволяют определить место Интеллсист среди средств ИП и ИИ, которое характеризуется главным образом возможностью привлечения прямого пользователя ВМ к СВТ, определяя стиль применения ВМ средствами широко распространенной программной системы WINDOWS. Классификация Интеллсист определяет общие направления использования (предметную и проблемную области) ВМ для решения задач изобретания, проектирования, разработки и сопровождения объектов различной природы. Классификационное пространство образует довольно емкую совокупность решаемых с помощью Интеллсист проблем. Можно высказать предположение, что этот объем превосходит объем решаемых проблем в ПП. ИП на основе Интеллсист обладает свойством привлечения к информатике большого числа пользователей, не обладающих знаниями в программировании. ИП расширяет круг пользователей и области применения ВМ.
Сделаем отступление и поговорим о терминологии. Уже можно было обратить внимание на тот факт, что мы избегаем использования слов «искусственный интеллект». Дело в том, что синонимом этого термина по своей сути является термин «моделируемый интеллект». Возьмем, например цитаты из [Алиев91]:

1. Искусственный интеллект - не синоним искусственного разума...

2. Искусственный интеллект - это средство решения интеллектуальных задач.

3. Искусственный интеллект - это системы, работающие со знаниями.

4. Искусственный интеллект - это системы, имитирующие различные стороны деятельности человеческого интеллекта...

Сопоставим эти определения с новым определением Интеллсист: программный комплекс, обеспечивающий на основе знаний, хранящихся в базе, логический вывод ответа по запросу пользователя. По этому определению Интеллсист не является синонимом искусственного разума, это средство решения любых задач, это система, работающая на основе БЗ. Расхождения в терминологии демонстрирует важное положение всего материала т.7. Новый взгляд на науку с именем информатика привел к модификации определений известных понятий. Системы ИИ при решении некоторых задач не могут конкурировать с ПП, они занимают некоторое исключительное положение. Кроме указанных ограничений, накладываемых на системы ИИ, имеются еще ограничения такого сорта: системы могут решать задачи, которые не могут выражаться в числовой форме, которые не имеют целевой функции или для которых не существует жесткого алгоритма. Системы ИИ обладают историческим приоритетом, поэтому их можно поставить во главу классификации Интеллсист, при отнесении исследуемых здесь Интеллсист к системам ИИ, которые обоснованы математически. Только в этом случае новые Интеллсист будут ступенью развития систем ИИ.
При классификации самих Интеллсист мы выделим семь независимых осей классификационных координат. Каждая координата является характеристикой применения одной и той же Интеллсист:

1. база знаний,

2. язык профессиональной прозы,

3. форма запроса,

4. вид знаний,

5. логическое исчисление,

6. значность логического исчисления,

7. структуры Интеллсист и инструментария.

Важно обратить внимание на то обстоятельство, что точка в пространстве таких координат определяет реализацию Интеллсист для данного конкретного применения. Эти координаты ниже будут описаны подробнее. При этом будут затронуты некоторые побочные вопросы создания Интеллсист, некоторые прямые вопросы структуры Интеллсист и некоторые вопросы и проблемы математики и математической логики. Рассмотрим подробнее классификацию Интеллсист.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   28

Похожие:

В семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем) iconВопросы к зачету по дисциплине
Гаскаров Д. В. Интеллектуальные информационные системы. Учеб. Для вузов. – М.: Высш. Шк – 431 с: ил

В семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем) iconВ проточной части устройства (или трубопровода)
Разработан метод численного решения системы четырех дифференциальных уравнений характеристики, описывающих неустановившиеся течения...

В семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем) iconС. П. Соколова интеллектуальные информационные системы
Методические указания предназначены для студентов специальности 351400 «Прикладная информатика (в экономике)»

В семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем) icon«системы автоматизированного проектирования», 2008 Дисциплина: «Интеллектуальные...
Предмет исследования и основные направления исследований в области искусственного интеллекта

В семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем) iconРеферат по экологической психологии на тему: Новые ценностные системы...
Теория Дарвина о борьбе за существование и выживании наиболее приспособленных как способе образования новых видов жизни использовалась...

В семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем) iconИнтеллектуальные информационные системы рекомендуемая литература
Гаврилова Т. А., Хорошевский И. Ф. 2000. Базы знаний интеллектуальных систем. – Спб.: Питер, 2000

В семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем) icon3. Логистические системы Литература 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11,...
Понятие логистической системы является частным по отношению к общему понятию системы. Система (греч. «целое, составленное из частей,...

В семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем) iconВопросы к экзамену по курсу «Интеллектуальные информационные системы»
Ии связан со сходной задачей использования компьютеров для понимания человеческого интеллекта, но не обязательно ограничивается биологически...

В семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем) iconМодель адаптивной системы стереозрения для подвижного робота
Т. е такие системы, которые в зависимости от сложности распознавания окружающего мира и поставленных задач будут адаптироваться по...

В семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем) iconЗадачи школы: Создание системы социально педагогической, психологической,...
Цель школы: Создать условия для выстраивания системы воспитания в школе на основе гуманизации и личностно-ориентированного подхода...



Образовательный материал



При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
lit-yaz.ru
главная страница