- •Б.С. Падун
- •«Искусственные подсистемы сапр»
- •Содержание
- •Глава 1. Развитие и понятия систем искусственного интеллекта, экспертных 7
- •Глава 2. Основные понятия инженерного проектирования 29
- •Глава 3. Построение машин логического вывода 33
- •Глава 4. Представление знаний в системе автоматизации проектирования 51
- •Введение в1. Необходимость создания экспертных систем в технологии
- •В2. Цель и задачи курса
- •В3. Связь курса с другими дисциплинами
- •Глава 1. Развитие и понятия систем искусственного интеллекта, экспертных систем и сапр тпп
- •1.1. Искусственный разум
- •1.2. Система искусственного интеллекта
- •1.3. Определение и основные свойства экспертной системы
- •Системы ии
- •Системы, основанные на знаниях;
- •Экспертные системы
- •1.4. Основные характеристики экспертной системы
- •1.5. Структура экспертной системы
- •Пользователь
- •Экспертная система
- •Механизм вывода (общие знания о решении задачи)
- •1.6. Развитие сапр тпп
- •Средства организации диалога с технологом
- •1.7. Классификация экспертных систем
- •1.7.1. Классификация по решаемым задачам
- •Программные средства проектирования алгоритмов и программ решения задач тпп (преподавание и усвоение знаний)
- •Экспертные системы
- •По задачам
- •По типу вм
- •1.7.2. Классификация по связи с реальным временем
- •1.7.3. Классификация по типу эвм
- •1.7.4. Классификация по степени интеграции с другими программами
- •Глава 2. Основные понятия инженерного проектирования
- •2.1. Базовые понятия проектирования
- •2.2. Особенности инженерного проектирования
- •Решить, что делать на I-ой операции Выполнить o (I)
- •2.3. Замечания к процессу инженерного проектирования
- •Глава 3. Построение машин логического вывода
- •3.1. Типология систем проектирования
- •3.1.1. Простые системы проектирования
- •3.1.2. Системы с адаптацией
- •3.1.3. Модельные системы проектирования
- •3.1.4. Семиотические системы
- •3.2 Примеры построения структур систем, решающих технологические задачи
- •Сфера функционирования Производственная среда Изделие Технологическая система
- •Система проектирования оснащения
- •Производственная среда
- •Технологическая система
- •Система проектирования производственных подразделений
- •Производственная среда
- •Технологическая система
- •3.3. Классификация теорий решения задач
- •Теория решений
- •3.4. Формальные и семиотические системы
- •Множество ппс
- •Множество вс
- •Множество а
- •3.5 Теория проектирования технологических процессов (школа н.Г. Бруевича)
- •Глава 4. Представление знаний в системе автоматизации проектирования
- •4.1. Реляционные языки
- •4.1.2. Функциональные классы в естественных языках
- •4.1.3. Шкалирование квантификаторов
- •4.1.4. Семантические сети
- •4.1.3. Фреймовые представления
- •4.2. Предикатные языки
- •4.2.1. Продукционные модели
- •4.2.2. Формальные логические модели
- •4.1. Логико-лингвистические модели
- •Организация процесса принятия решений в экспертных системах
- •Экспертная система
- •Пользователь
- •Данные и знания
- •Модели представления знаний
- •Продукционные модели
- •Семантические сети
- •Формальные логические модели
2.3. Замечания к процессу инженерного проектирования
Сделаем некоторые замечания к процессу инженерного проектирования.
Во-первых, наука начинается с классификации.
Во-вторых, инженерное проектирование сложных объектов и процессов принципиально невозможно без привлечения информации, которая не может быть выражена количественно. Это семантическая, т.е. смысловая, качественная информация. Следовательно, приходиться использовать информацию содержащуюся в текстах на обычном, естественном языке. А это в свою очередь делает необходимым использование для представления такой информации в ЭВМ с развитой семантикой, приближающихся по своим выразительным возможностям к естественному языку. Их использование позволит, кроме того, выразить и те зависимости между параметрами, которые носят качественный характер.
В-третьих, процесс проектирования - это многошаговый процесс. Заранее определить содержание каждого шага проектирования невозможно, поэтому возникает настолько большое число ситуаций, характеризующих состояние проектируемого объекта, что практически невозможно проанализировать влияние каждой из них на принимаемые решения. Таким образом, вместо алгоритма проектирования, предписывающего на каждом шаге его реализации некоторое однозначное решение, остается использовать совокупность указаний, похожую на то, что в математике принято называть исчислением. В отличии от алгоритма в исчислении продолжение процесса на каждом шаге не является фиксированным, и на каждом из этих шагов имеется возможность произвольного продолжения процесса поиска решения.
В-четвертых, цель существования самого объекта не может быть строго сформулирована и, тем более, количественно выражена.
В-пятых, проектируемый объект можно рассматривать как эволюционирующий существующий объект.
В-шестых, в процессе проектирования возникают трудности от несоответствия степени подробности описания объекта и среды необходимой точности принятия решений. Выбор этой степени подробности зависит от решения некоторой конкретной задачи проектирования и сам по себе представляет проблему, которую необходимо решать. Возникает необходимость введения иерархической системы описаний. В конкретных ситуациях необходимы конкретные, детальные описания, в соответствии с которыми можно реализовать конкретное проектирование. Но закономерности проектирования могут быть сформулированы лишь на достаточно общем уровне. Поскольку все задачи проектирования относятся к одному и тому же объекту, все решения должны быть согласованы между собой, ровно как и различные уровни описаний. Эта увязка осуществляется с помощью введения иерархической системы понятий, связанных операциями обобщения и конкретизации. Итак, в системах проектирования при необходимости возникают классифицирующие системы.
Глава 3. Построение машин логического вывода
3.1. Типология систем проектирования
Первоначально рассмотрим возможные структуры машин логического вывода и состав ее компонент.
В процессе развития практики и теории систем управления и проектирования была произведена типология систем. Выделены следующие типы: простые, с адаптацией, модельные, семиотические.
3.1.1. Простые системы проектирования
На рис.11а,б показаны простые структуры систем проектирования. Символом W обозначен объект, на который поступают технологические решения. Под W может пониматься объект и среда. На рис.11а показана структурная схема разомкнутой системы (системы без обратной связи), а на рис.11б - структурная схема системы с обратной связью.
Формальной моделью разомкнутых систем проектирования является автономный конечный или вероятностный автомат. Автономный конечный автомат обладает фиксированным конечным множеством внутренних состояний. С каждым состоянием автомата однозначно связано выходное решение, поступающее на выходной преобразователь R. На выходной преобразователь R может поступать система выходных решений (например, система переходов). В этой системе каждое последующее решение rj может зависеть или не зависеть от предыдущих решений r1...rj-1:
rj=F(r1,...rj-1,(d)),
где (d) - описание постановки задачи.
Вероятностный автономный автомат имеет кроме фиксированных правил перехода фиксированное распределение вероятностей использования того или иного правила или распределение вероятностей использования решений. Такой автомат описывается марковскими цепями.
В системах с обратной связью работа блока F определяется не только заложенными в него процедурами, но и наблюдаемыми ситуациями C={c1,c2,...,ck}, появление которых внутри системы проектирования определяется обратными связями. Формальной моделью блока F является алгоритм в общепринятом смысле этого слова. В частности, работа блока F в простом случае может определяться некоторым детерминированным или вероятностным автоматом, имеющим активные входы. В этом случае каждое решение зависит дополнительно от множества С. Простые системы называются F - системами.