Пупков К.А., Коньков В.Г. Интеллектуальные системы (1-е изд., 2001) (1245264), страница 3
Текст из файла (страница 3)
имеет местообратная связь. В традиционном смысле здесь мы соприкасаемся с проблемамиструктурного синтеза систем, обеспечения устойчивого функционирования засчет выбора рационального управления. В значительной мере для построениямоделей интеллектуальных систем могут быть использованы элементы теорииуправления, теории информационных процессов. При наличии трехсоставляющих: цели, окружающей среды и внутреннего состояния - дляпостроения моделей интеллектуальных систем может быть развита теорияинтеллектуального управления.6ГЛАВА 1.
МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХСИСТЕМ1.1. Дифференциально-модельная концепцияв систематике базы макрофизических знанийдля интеллектуальных системДифференциальные модели повсеместно и привычно используются всовременной науке и технике для представления динамических систем.Естественен интерес к построению и применению этих моделей при разработкеи создании перспективных интеллектуальных систем автоматизированногопроектирования, управления и обучения.
Целью настоящей работы являетсяизложение тех далеко идущих фундаментальных результатов в областисистематики базы макрофизических знаний, которые проистекают изисследования проблемы алгоритмизации построения дифференциальныхмоделей [105].С точки зрения гносеологии, физика является наукой о познаниифизических сущностей материальных объектов и систем. В макрофизикепознание ведется без привлечения сведений о строении вещества, начиная смолекулярно-кинетического уровня, а физическая сущность отождествляется сдифференциальной моделью, то есть познание физической сущностизаключается в построении соответствующей дифференциальной модели.Подобная интерпретация приводит к выделению дифференциальноймакрофизики - совокупности макрофизических наук, достигших, поклассификации А.Ампера, наивысшего дифференциального уровня развития.Дифференциальную макрофизику образуют: механика (линейная иугловая), гидравлика (для жидкостей и газов), электрика (включаяэлектромеханику) и термодинамика.
К сожалению, упомянутая и подчеркнутаядифференциально-модельная концепция в познании является единственным,что эти науки объединяет. Все остальное - традиции, терминология,переменные, законы природы, принципы и т.д. - специфично для каждой из нихи не способствует восприятию дифференциальной макрофизики как единогосистематизированного и интегрированного целого. В каждой науке занимаютсяодним и тем же - познают физическую сущность, т.е. строят дифференциальныемодели, но своим узкоспециализированным путем. Это многоязычие физиков несмущает.
Они считают свою задачу выполненной. А многочисленная армия нефизиков, занимающаяся построением и применением дифференциальныхмоделей,вынужденномиритсясвозникающиминепростымимеждисциплинарными трудностями. Особенно остро это проявляется приобучении студентов, прежде всего, в областях автоматизированногопроектирования, управления и технической кибернетики.Таким образом, интересующая нас проблема алгоритмизациипостроения дифференциальных моделей до некоторой степени оказывается на«ничейной» междисциплинарной полосе.
И один из путей ее решения внимательныйанализбазымакрофизическихзнанийспозицийдифференциально-модельной концепции, единственно общей для всехмакрофизических наук. Прежде всего, обратимся к единой процедурепостроения дифференциальных моделей, включающей следующие этапы:1) выбор учитываемых в модели физических эффектов исоответствующего им перечня используемых законов природы;2) определение физического смысла причинных и следственныхпеременных;3) причинно-следственная интерпретация в используемых законахприроды;4) применение принципа композиции;5) построение искомой дифференциальной модели с учетомпричинно-следственной интерпретации законов природы.Специфика каждой макрофизической науки проявляется во всехчетырех этапах.
Однако внимательный анализ используемых в различныхнауках принципов композиции (четвертый этап) приводит к однозначномувыводу о целесообразности признания принципа Лагранжа-Релея в качествеуниверсального для дифференциальной макрофизики в целом. Этозакономерное следствие из уже доказанной его применимости для линейной иугловой механик (Ж. Лагранж), для электрики и электромеханики (Дж.Максвелл).Исследование принятой структуры записи принципа композицииЛагранжа-Релея приводит к получению важной информации по второму итретьему этапам означенной выше процедуры. Во-первых, принципподразумевает необходимость использования четырех типов переменных,причинных координаты p и скорости p& , следственных координаты qискорости q& .Во-вторых, принцип представляет собой уравнение баланса внешней& âí 11 , p& âí 12 ,K, p& âí 1k причинных скоростей:(входной) p& вх и внутренних pK ,k p&i , j 1âí ij, где K определяется количеством учитываемых в дифференциальноймодели физических эффектов.
Задание физического смысла p& вх , т.е. видаидеального ее источника, дает возможность определить физический смыслостальных переменных с учетом того, что произведение причинной иследственной скоростей всегда есть мощность N p& q& .7В-третьих, принцип устанавливает существование и форму записи трехшироко распрастраненных в технике видов причинно-следственноинтерпретированных законов природы:Эк-кинетического p& A q& ,q&Эп,qФ р-диссипативного p& B q& , q&&где А, В, С - соответствующего названия коэффициенты для линейного вариантазаконов.
Названия законов связаны с определяемыми ими кинетической Эк и-потенциального p& C q соотносить можно только размерности переменных и коэффициентов. Переходк частным диаграммам размерностей очевиден. Единственной проблемойявляется выбор подходящей для междисциплинарных исследований системыразмерностей.
По этому признаку система СИ не подходит, поскольку отражаетмногоязычие разобщенных физических наук. Полностью свободной от этогонедостатки является лишь кинематическая система размерностей, позволяющаясоотносить переменные и коэффициенты любой физической природы, на чтообратил внимание Р. О. ди Бартини.В случае применения кинематической системы частные диаграммыпорождают обобщенную диаграмму размерностей. Каждая из частных диаграммсвязана с четырьмя соседними порождающими правилами (рис.
4).потенциальной Эп энергиями, а также с диссипативной функцией Релея Ф р .Законы представлены в нормальной форме записи, которая для кинетическоговида отлична от естественной, общепринятой формы. Для диссипативныхзаконов возможны нелинейные варианты, при формировании которых следуетучитывать неотрицательность диссипативной функции Ф р 0 .Опуская дальнейшую детализацию, все представленное позволяетнаполнить процедуру-алгоритм построения дифференциальных моделейсистематизированныммеждисциплинарнымзвучаниемспозицийдифференциальной макрофизики в целом. Каждая макрофизическая наука лишьупорядоченно конкретизирует этот алгоритм физическим смыслом переменныхи законов природы. Причем появляется возможность очень компактногопредставления подобной конкретизации с помощью сответствующих частныхдиаграмм, которая для отмеченных выше трех законов имеет вид (см.
рис. 3).Рис. 3Крайне важна и интересна, с науковедческой точки зрения,появляющаяся возможность нахождения способа соотнесения частныхдиаграмм между собой. Ведь это, с одной стороны, просто иная и болееконкретная постановка задачи преодоления разобщенности макрофизическихнаук, а с другой - продолжение на более высоком уровне систематики базымакрофизических знаний. Ясно, что при подобном общем рассмотренииРис. 4В результате обобщенная диаграмма размерностей приобретает вид,показанный на рис. 5.Не имея возможностей в деталях обсуждать все интереснейшиеособенности обобщенной диаграммы, отметим лишь главное:1. Благодаря формальным порождающим правилам она не тольковключает в себя все известные частные диаграммы, но и обладаетярко выраженными прогнозирующими свойствами, предлагая«информацию для размышления» о множестве ранее нерассматриваемых частных диаграмм, т.е.
о совершенно новой точкезрения на дифференциальную макрофизику в целом соткрывающимися новыми возможностями систематики и развитиябазымакрофизическихзнанийдляперспективныхинтеллектуальных систем.2. Существенно новые возможности возникают в областиалгоритмизации построения дифференциальных моделей.83.Стимулируется развитие новой прогнозирующей ветви теорииразмерностей.Рис. 591.2.
Построение структурно-алгоритмической модели интеллектуальнойсистемы и её использование в задачах управления.ЦельОдним из новых направлений, развиваемых в последнее время в теорииуправления, является теория интеллектуальных систем (ИС), включающая всебя: формирование структуры и алгоритмов функционирования ИС вцелом; разработку элементов структуры ИС, алгоритмов ихфункционирования, механизма их взаимодействия между собой и сокружающей средой; построение алгоритмов обработки информации и управления вИС; т.д.В соответствии с [3] ИС определены, как некоторые объединённые единыминформационным процессом системы, вырабатывающие на основе сведений изнаний при наличии мотивации (цели) решение о действии и реализующие егорациональным способом.
В [4]–[6] рассматривались некоторые вопросыпостроения структуры ИС, отдельных элементов в составе ИС, а такжеалгоритмы функционирования последних и самих ИС. В перечисленныхработах лишь частично затрагивались вопросы построения моделей ИС, что впервую очередь важно для решения на базе ИС различных задач управлениятеми или иными объектами, формирования алгоритмов обработки информации.Необходимость построения модели ИС (в том числе и математической)обусловлена невозможностью решения без её знания многочисленных задач втеории ИС.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
