LEX (664761), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Последнее утверждение основывается на том, что в указанных предметных областях существует в той или иной мере адекватное модельное представление объекта проектирования в виде некоторого оператора:

L_a : X Þ Y ; a Î A,

здесь X и Y описывают множество входных и выходных сигналов .

Данное соотношение устанавливает связь между фазовыми переменными над множеством {A} конструктивных параметров a.

Теоретико-множественный анализ этого оператора и его отображения для модельного представления объекта проектирования показал, что существует счетное множество его преобразований, а также операций над ним: декомпозиция и композиция (преобразование) синтез и анализ. Операции над множеством {A} связаны с поиском единственного a_i , которое определяет L_a .

Возможно также либо определение Y при определенных L_a {} ,{A} и X, либо L_a{} при заданных Y и X .

Поскольку Y и X зачастую инвариантны к классу объектов проектирования в данной САПР, неизбежно преобразование описаний (представлений) Y , X , {A}. Формализм представления L_a {} требует решения задачи идентификации.

АНАЛИЗ ПРОЦЕДУР

1. Процедура анализа

Процедура анализа понимается как процесс представления выходных характеристик объекта проектирования при известных входных воздействиях или начальных условиях по какому-либо описанию объекта проектирования (модельному представлению). Одновариантный анализ проводится с целью установления соответствия входных характеристик требованиям ТЗ. Многовариантный анализ направлен на установление в явном, наглядном виде связи между входными данными, характеристиками и конструктивными параметрами.

2. Процедура синтеза

Решение задачи синтеза обеспечивает получение описания объекта проектирования по ТЗ на объект в виде структуры и совокупности значений конструктивных параметров. Параметрический синтез проводится конечное множество проектных решений. Если решение одно, синтезируемый объект будем называть "оптимальным по ТЗ". Оптимизация конструктивных параметров приводит к полному описанию объекта проектирования.

Оптимизация допусков проводится с целью установления совокупности значений каждого конструктивного параметра по заданному теоретически обоснованному критерию. Оптимизация технических требований обеспечивает назначение оптимальных (в смысле теоретически обоснованного критерия) требований к выходным характеристикам объекта проектирования.

3. Процедуры преобразования

Процедуры преобразования осуществляются над множеством лингвистических и математических переменных.

Их последовательность образует запись либо ТЗ, либо проектного решения, с целью:

а) обеспечить представление ТЗ на метаязыке конкретной САПР,

б) представить в форме, понятной проектанту, то или иное проектное решение, сформулированное на метаязыке системы,

в) обеспечить совместимость проектных процедур

Вторая группа преобразования выделена в отдельную процедуру идентификации. Если преобразование осуществляется над неформальным описанием, то оно представимо на языке логики предикатов первого порядка.

Например, если для множества лексем, образующих определенную совокупность требований технического задания Lⁿ, и множества критериев проектных решений K^p ввести предикат Q (Lⁿ , K^p ), обозначающий факт однозначного соответствия L и K любой лексемы l_i из множества {L} одной и только одной формальной записи критерия K_i ^p Î{K} , то соответствующая формула имеет вид:

(" l_iⁿ Î Lⁿ ) ($ K_i^p Î K^p) Û Q(Lⁿ, K^p).

Если преобразование не выполнимо за одну процедуру, но существуют две совместимые процедуры и результат преобразования не зависит от порядка их применения, то

(" l_iⁿ Î Lⁿ, $ K_i^p Î K^p) Û Q(Lⁿ, K^p) Q (L^n-m , K^p).

Если в качестве терминов, входящих в формулу, используются математические переменные, то операция преобразования записывается математической формулой, которая реализуется алгоритмически.

Процедура преобразования, применяемая к тому или иному проектному решению, записанному в виде топологии объекта проектирования, может осуществляться либо объединением (композицией), либо декомпозицией. В свою очередь, композиция проектных решений имеет несколько модифицированных представлений и их множество счетно.

То же можно сказать относительно декомпозиции проектного решения. Здесь отметим, что процедура композиции характерна для восходящего проектирования, а декомпозиция - для нисходящего.

4. Процедура идентификации

Процедура идентификации осуществляется либо над множеством данных (из базы данных) когда ставится задача преобразования проектного решения, либо над множеством проектных решений, когда ставится задача занесения его в базу данных.

Указанные задачи, решаемые в соответствии с классифицируемыми процедурами, как отмечалось, сделаны относительно объектов. Они имеют описание в виде цепочек формульных зависимостей (модельных представлений, реализуемых алгоритмически) либо цепочек термов, лексем, лингвистических переменных). Поэтому можно предположить, что множество перечисленных процедур факторизуется по классификационному признаку, связанному со способом описания и реализации в среде САПР.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕДУР

Каждая из перечисленных процедур может быть отнесена к одному из трех типов процедур:

- формальная,

- формализуемая,

- эвристическая.

Дадим несколько определений.

а) Формальная процедура - совокупность действий, которая порождает проективное (или счетное множество проектных решений) без участия проектанта. В этом случае проектант только формулирует задачу: назначает входные данные и указывает критерий проектного решения.

б) Формализуемая процедура - процедура, которая может лишь частично формально описываться в виде какого-либо алгоритма, иногда даже реализующего численный метод, но исходные данные для нее требуют преобразования, а условия ее протекания, критерии проектных решений требуют уточнения не при переходе от одного объекта проектирования к другому, но и процессе ее выполнения.

Проектант может влиять на условия протекания формализуемой и эвристической процедур, руководствуясь только лишь опытом, интуицией, здравым смыслом, причем как своим собственным, так и по выбору, и накопленным в данной САПР.

в) Эвристическая процедура - процедура, которая не поддается никакому формальному описанию, не может быть описана никаким алгоритмом и при определенных условиях не обеспечивает принятия проектного решения.

Приведем примеры процедур.

а) Формальные процедуры:

- анализ чувствительности модели проектирования, применяемой в теории автоматического регулирования,

- синтез оптимального фильтра (решение задачи Винера-Хопфа), когда критерий сформулирован в ТЗ,

- поиск безусловного экстремума целевой функции, сформулированной для задачи непосредственно в ТЗ.

Перечисленные процедуры позволяют оперировать со строгими математическими моделями, являются реализацией конкретно поставленной задачи и инвариантны к критерию проектного решения.

б) Формализуемые процедуры:

- одновариантный анализ объекта проектирования на математической модели при отсутствии полной информации о характере входных воздействий или при нечетко определенной области адекватности,

- синтез структуры объекта проектирования, не имеющего аналогов и прототипов, осуществляемый за счет использования сочетания различных физических принципов и компонент разной физической природы. "Суммарный" эффект не является простой суммой отдельных эффектов, возникающих от использования того или иного физического принципа,

- условная оптимизация значений конструктивных параметров с использованием многомерной целевой функции (многокритериальная некорректно поставленная задача).

Отличительной чертой перечисленных формализуемых процедур является их "экстраполяционный" характер. Во всех указанных совокупностях действий "предсказывается" поведение объекта проектирования на основе гипотетической информации при ограничениях, которые основаны на фундаментальных физических принципах (закон сохранения энергии, не отрицательность времени и т.д.)

Формализуемые процедуры занимают "промежуточное" положение между формальными и эвристическими. С одной стороны, они используют математические модели, с другой стороны, характер их использования является экстраполяционным.

Например, параметрическая оптимизация, осуществляется с изменением метода оптимизации. Изменение метода происходит в результате анализа как целевой функции, так и влияния ограничений на характер процесса оптимизации.

Видно , что проектная операция может быть только формальной (по определению). Поэтому можно говорить, что формальная проектная процедура всегда состоит из конечного числа проектных операций.

Эвристическая процедура не содержит проектных операций, а формализуемая состоит из несовместимых операций. Их нельзя применять в любой последовательности и в любом сочетании, или их сечение нельзя заранее определить (предсказать).

ЛЕКЦИЯ ¹7

Тема: “Знания в вычислительных системах (САПР).
Формы представления и способы кодирования.”

ВВЕДЕНИЕ

Одним из первых обобщений, связанных с искусственным интеллектом в САПР, стала работа "Интеллектуальные системы автоматизированного проектирования больших и сверхбольших интегральных схем” В.А.Мищенко, Л.М. Городецкий и др. Радио и связь, 1988."

В ней излагаются концепции системы проектирования, "имитирующей деятельность конструктора в части накопления информации об алгоритмах проектируемых схем, модификации исходных алгоритмов для получения необходимых требований технического задания, перебора имеющихся конструктивов для реализации конкретной схемы, решения задач оптимизации при синтезе, проверки корректности требований ТЗ в рамках знаний, заложенных в систему.

Понятно, что сформировать требования к "интеллектуальным САПР" независимо от предметной области довольно трудно.

В первую очередь эти вопросы привлекли внимание разработчиков интегральных схем. В этой предметной области в значительно большей степени возможно формализованное представление объекта проектирования, различных проектных процедур. Это справедливо, пока речь идет о проектировании алгоритмов, архитектуры и функционально-логической структуры интегральных схем. Как только степень детализации в описании объекта проектирования достигает уровня, на котором требуется оперировать физическими величинами, и если речь идет о моделировании условий протекания физических процессов, то адекватное формализованное описание объекта и процесса проектирования становится все более затруднительным.

Поэтому представляется разумным сопоставить возможности строгого и формализованного подходов к проектированию. Он заключается в "жесткой "организации программного обеспечения САПР, и чисто эвристического подхода, используемого в экспертных системах, которые функционируют либо на основе нечеткой логики, либо на стохастических методах обучения.

В радиоэлектронном приборостроении используются сочетания разнообразных физических эффектов. В этой области как и в оптическом приборостроении и автоматики распространены системы автоматизированного проектирования с традиционной организацией программного обеспечения. Это связано, прежде всего, со значительными трудностями создания однородного математического описания систем, сочетающих резко отличающиеся по физической природе компоненты.

В данной лекции мы обращаем внимание на те проблемы, которые целесообразно решать за счет использования "жестких" и "мягких" компонент программного обеспечения САПР.

Обращено внимание на поиск точек соприкосновения формализованных и эвристических подходов на основе анализа основных принципов организации и функционирования таких систем применительно к задачам исследования.

Слабые места в формализованном подходе и пути их усиления за счет использования экспертных оценок, определяющих как характер так и последовательность их применения в сочетании с модельным представлением различных объектов проектирования, также будут рассмотрены.

Предполагается провести анализ способов модельного представления объектов проектирования, которые дают довольно строгую формализацию описания различных предметных областей. При этом сделан акцент на проблему адекватного описания.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Наиболее распространенным определением экспертной системы является утверждение о том, что это вычислительная система, оперирующая знаниями специалистов в определенной предметной области и способная принимать решения на уровне этих специалистов.

В этом определении остается неясным, что следует понимать под термином" знания" и что означает способность принимать решения вычислительной системой. Эта неясность возникает, если достаточно строго отнестись к термину "вычислительная система".

Если понимать ее как особым способом организованную совокупность программно-аппаратных средств, то способность ЭВМ принимать решения представляется спорной.

Характеристики

Список файлов реферата