Пупков К.А., Коньков В.Г. Интеллектуальные системы (1-е изд., 2001) (1245264), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Здесь U задает переход к определенному режимууправления и принятия решений или к определенной функционально замкнутойсовокупности операций Q. Эти операции могут быть либо условными, либобезусловными. Условные операции детализируются в виде макроправилследующего более низкого уровня или в виде традиционных продукций. Врезультате макроправила образуют иерархическое описание продукционногоалгоритма по методике «сверху вниз», где на самом низком уровнерасполагаются обычные продукции.Пример.Макрос М4Отработка требования на перевозку:если - требование на перевозку установлено,то1) вызов Спутника (продукция Р7),2) перегрузка кассеты на Спутник (продукция Р8),3) отправка Спутника (продукция Р9),4) разгрузка прибывшего Спутника (макрос М5),5) фиксация отработки требования (продукция P12).Макрос М5Разгрузка прибывшего Спутника:если - Спутник прибыл к Приемнику,то1) выдача Приемнику команды разгрузки (продукция Р10),2) фиксация доставки кассеты (продукция Р11).Здесь макроправило М4 описывает режим отработки требования наперевозку, включающий функции 1-5, которые выполняются только приопределенных условиях.
Условия и действия функций 1-3 и 5 задаютсяпродукциями, а функция 4 - макросом М5 более низкого уровня иерархии. Всвою очередь, функции этого макроса определяются продукциями Р10 и Р11.Подобные описания более наглядны, чем простой линейный набор правил, и112точнее характеризуют логическую структуру знаний для сложных процессовуправления, контроля и мониторинга.В язык продукций и макросов введены операторы extend и extendReturnдинамической подкачки и выгрузки дополнительных источников знаний, атакже оператор focus. Оператор extend (Pi, …, Pj)может быть включен воперационную часть любого правила. Он обеспечивает загрузку в системуподмножества правил {Pi, …, Pj}, которые подключаются к анализу базы наочередном шаге интерпретации вместе с использованными ранее правилами.
Врезультате к управлению логико-вычислительным процессом будут привлеченыдополнительные знания, представленные в {Pi, …, Pj}, т.е. система как бырасширит свое понимание. Оператор extendReturn обеспечивает возврат киспользованию первоначального набора правил.Оператор focus(Pk, …, Pm) сосредоточивает систему на фрагментемодели знаний, описываемом правилами Q = {Pk, …, Pm}.
Если такой операторвстречается в операционной части какой-либо применимой продукцииизподмножества правил R, то процесс интерпретации правил R ифункционирования продукции Pi прерывается и происходит рекурсивноеобращение к подпроцессу интерпретации правил Q, указанных в оператореfocus. Система начинает функционировать только под управлением правил(Pk ,K, Pm ) Q , т.е.
концентрирует внимание на свойствах и ситуацияхпредметной области, описанных в этих правилах. Оператор focusReturnобеспечивает рекурсивный возврат к прерванному ранее процессуинтерпретации правил из подмножества R. При этом невыполненные операциипродукции Pj R , указанные после оператора focus(Pk, …, Pm), довыполняются.Транспьютерная реализация инвариантного ядра системы.Повысить эффективность управляющей системы можно прираспараллеливаниипроцессаобработкиинформациинесколькимипроцессорами, объединенными в единую вычислительную структуру. Такаямультипроцессорная система может быть построена на основе транспьютеров специальных программируемых СБИС, предназначенных как для автономногоиспользования, так и в качестве элемента мультипроцессорной системы [100].Реально доступными являются дополнительные платы к IBM PC, содержащие 1,2 или 4 транспьютера.
При этом процессор самой IBM PC также включается всостав системы и применяется для подготовки программного обеспечения длятранспьютеров, загрузки кодов программ и данных, для связи с сетьютранспьютеровчерезспециальнуюпрограммуAFSERVER.Дляпрограммирования транспьютеров используются языки OCCAM, Parallel C и др.[101].Для реализации ядра рассматриваемой системы предлагаетсяпрограмма, состоящая из задач двух типов - PRO и TASK, представленных нарис. 60. Задача PRO загружается в корневой транспьютер и поддерживаетсвязь с загрузочным процессором для осуществления ввода-вывода данных(клавиатуры, экран, файлы, технологическое оборудование). Эта задачаиспользуется для передачи данных другим транспьютерам и задачам, а такжедля обобщения результатов работы задач второго типа. Задачи TASKзагружаются во все транспьютерыи параллельно выполняются необходимыедействия по обновлению базы, активации продукций и их применимости.Рис.60Программы PRO и TASK, учитывая наличие в транспьютерахлокальной памяти, осуществляют связь друг с другом через корневойтранспьютер.Для распараллеливания процессов обработки информации винтеллектуальной продукционной управляющей системе используются дваосновных способа: разделение на отдельные фрагменты списка продукций(правил) и разделение на фрагменты базы (т.е.
базы фактов).Первый способ. Список продукций разделяется на 4 фрагмента, которыезагружаются в память транспьютеров T1 – T4. При этом в транспьютерызагружаются только необходимые для работы продукций подмножества базыфактов. Инициировать обновление базы и дублирование ее в транспьютеры накаждом цикле работы системы можно из программы-диспетчера PRO.Структура программ PRO и TASK представлена на рис.61.
Здесьштриховыми линиями показаны моменты синхронизации программ и обмена113данными.при наличии конфликтов продукций, хранящихся в разных транспьютерах. Приотсутствии конфликтов между группами правил, расположенных на разныхтранспьютерах, каждый из транспьютеров продолжает автономно выполнятьработу вплоть до этапа изменения содержимого базы. Этот этап контролируетсяпрограммой PRO, которая определяет наличие изменений в базе послевыполнения продукций и дублирует эти изменения в других транспьютерах.Второй способ распараллеливания работы управляющей системыпредусматривает разделение базы на 4 непересекающихся подмножества изагрузку их в транспьютеры вместе с полным списком продукций.Особенностью способа является необходимость обобщения результатов работытранспьютеров после частичной обработки продукций в разных транспьютерах.При этом увеличивается количество пересылок данных и моментовсинхронизации.
В остальном алгоритм работы системы сходен с алгоритмомдля первого способа распараллеливания.Рис. 61.Этап обновления базы в начале каждого цикла работы системыпроводится под управлением программы PRO и заключается в рассылке поканалам связи изменившихся параметров базы. В дальнейшем каждыйтранспьютер работает автономно как небольшая продукционная система.Необходимость в синхронизации и обобщении результатов возникает только1143.9. О некоторых новых задачах теории и техникиинтеллектуальных системРазвитие информационных технологий в двадцать первом столетиибудет сопряжено с разработкой и созданием интеллектуальных системобработки информации и управления в различных средах обитания идеятельности человека. Сегодня вычислительные средства (различного родакомпьютеры) значительно превзошли человека в таких хорошо определенныхобластях, как вычисления, обработка текстов, а в последнее время - даже вобласти логического вывода.
Тем не менее им еще не достает гибкости, и ониотстают от человека во многих областях, например, в распознавании образов,решении задач при неполной информации, в способности к обучению, прогнозерезультатов предполагаемого действия и выработки управления с учетомдинамики протекания процессов в реальном времени.
Такая работа синформацией, свойственная человеку, характеризуется понятием “гибкойобработки информации” или понятием “интеллектуальных систем” [1],[2], илипонятием “вычислительных систем реального мира”[104], в отличие оттрадиционной жесткой обработки информации и выработки управлениявычислительной системой, которая предполагает наличие полностью заданнойинформации в “априори” оговоренном мире или проблемной области. Этотподход к обработке информации, который можно назвать ассоциативным или“интуитивным” в противовес “логическому”, еще совсем не развит всуществующей ныне информационной технологии.Информационная технология, развиваемая в интеллектуальныхсистемах и поддерживаемая вычислительной техникой и технической связью,порождает перемены в обществе. Эти перемены проникают не только впромышленную сферу, такую как система рационального распределения ипроизводства новых товаров и услуг, но также вызывают качественноеулучшение образа жизни, стимулируют развитие регионов, а также образованияи культуры.
Так, в сфере информационных сетей результатом будетзначительный рост не только количества, но и качества и разнообразияинформации, требующей обработки. Поэтому для такого связанного винформационную сеть общества потребуется новая технологическая база,которая каждому даст возможность легко и эффективно пользоватьсяразличными информационными ресурсами сети.В связи с этим в различных прикладных областях обработкиинформации и управления информационные Среды вычислительных системдолжны отражать интеллектуальную деятельность и быть способными ксотрудничеству с людьми в обстановке реального мира.
Поскольку подинтеллектуальной системой понимается объединенная информационнымпроцессов совокупность технических средств и программного обеспечения,работающая автономно или во взаимосвязи с человеком (коллективом людей),способную на основе сведений и знаний при наличии мотивации синтезироватьцель, вырабатывать решения о действии и находить рациональные способыдостижения цели, то в технологическом аспекте вычислительные частиинтеллектуальных систем должны уметь гибко обрабатывать информацию ореальном мире, как это делает человек, поскольку многие задачи этого мираплохо определены и их трудно представить в виде алгоритма [104]. Вообще, этообстоятельство можно назвать алгоритмическим кризисом.Для разработки интеллектуальных систем важно, прежде всего, изучитьинтуитивный (ассоциативный) аспект обработки информации человеком ивоплотить его в виде новой информационной технологии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
