1.2 Сарапшы жүйенің құрылымы мен жіктелуі
Қарапайым СЖ келесі негізгі компонентерден тұрады (1.1сурет): есептеуші (интерпретатор), жұмыс жады (ЖЖ), сонымен қатар деректер қорынан (ДҚ), білім қорынан (БҚ), түсіндірмелі және диалогты білім жинау компонетінен. Деректер қоры болып жатқан есепте шешілетін бастапқы және аралық қорды сақтау үшін арналған. Бұл термин жүйеде сақталатын барлық деректерді белгілеу үшін (және бірінші ретте өтпелі емес, ұзақ мерзімді деректерді) ақпаратты-ізденіс жүйелерінде (АІЖ) және деректер қорындағы басқару жүйелеріде (ДҚБЖ) қолданатын терминге мағынасы бойынша емес, тек аты ғана бойынша сәйкес келеді.СЖ-гі білімдер қоры қарастырылатын аудандағы ұзақ мерзімді деректерді және осы аудандағы деректерді мақсатты түрде түрленуін сипаттайтын ережелерді сақтау үшін арналған. ДҚ-нан бастапқы деректерді және БҚ-нан білімді пайдаланатын есептеуіш болашақта бастапқы деректерде қолданылатын ережелер тізбегін қалыптастырады. Тұтынушы сарапшымен жүзеге асырылатын СЖ білімін толтыру үрдісін білім жинау компонентті автоматтандырады.
1.1-сурет. Сарапшы жүйенің жалпылама сызбасы
Компоненттің түсіндермесі жүйе қалай есептің шешімін алды және сарапшыға жүйені тестілеуге мүмкіндік беретін және алынған нәтижеге тұтынушының сенімін артыратын білім алғанын түсіндіреді.
Компонентің диалогтығы есепті шешу барысында да, білім алу барысында да тұтынушының барлық категорияларымен жалпы қатынасына негізделген.
СЖ-ні өңдеу кезінде келесі мамандықтың өкілдері қатысады: есебін СЖ шешетін проблемалы аумағын маманы; білім бойынша инженер (когнитолог) СЖ жөндеу маманы; инструменталды жабдықтарды өңдеу маманы – бағдарламашы. Ескере кету керек, қатысушылар арасында білім бойынша инженердің болмауы СЖ құру тәсілінде сәтсіздікке әкеледі немесе оны бірнешеге дейін ұзартады.
Сарапшы мәселелі аумағы сипаттайтын білімді (деректі және ережені) анықтайды, СЖ –ге білімінің дұрыс және толық енгізуін қамтамасыз етеді.
Білім бойынша инженер маманға СЖ жұмысы үшін қажетті білімді құруға және таңдауға көмектеседі, берілген проблемалы аумағы үшін сәйкес келетін ИтЖ таңдауды жүзеге асырады, және осы ИтЖ білімді көрсету әдісін анықтайды,маман енгізетін ережелерде қолданылатын стандартты функцияларды (берілген мәселе аумағы үшін) анықтайды және бағдарламалайды.
Алғашқы СЖ-ні өңдеу кезінде пәндік аумағындағы, маманнан білімді шығару және оларды құрастырудағы білімге негізделген жүйелерді үй жағдайында сатылармен өңдеуді өткізілуін қамтамасыз ететін білім бойынша инженер БҚ құрастыруына қажет екені анықталды. Бұл іс-әрекеттер бір жағынан білім бойынша инженердің жеке тұлғасына міндеттелген талаптардың жоғарғы болуымен , ал екінші жағынан маманды ізденіс кезінде қиндықтардың пайда болуына орай өте қиын іс-әрекеттер болып саналады. Сондықтан білім индустриясының пайда болуымен бірге маманнан алынатын қажетті ақпараттарды алудың автоматтандырушы тәсілдері, автономды жүйелер өңделе бастады. Кейінірек осындай бағдарламалық құралдар « білімге ие болу қабаты» деген атқа, кейін аспапты құрал деген атқа ие болады.
Бағдарламашы СЖ-нің барлық негізгі компоненттерін құрайтын ИтЖ өңдейді, ИтЖ-нің қайсысымен байланысын жүзеге асырады.
Сарапшы жүйе екі режимде жұмыс істейді: білім жинау және есепті шешу. Білімді жинау режимінде СЖ-әсерлесуді білім бойынша инженермен бірігуі арқылы маман жүзеге асырады. Маман проблемалы аумағын деректер мен ережелердің жиынтығы түрінде сипаттайды. Деректерді сараптау аумағындағы нысаналарды, олардың сипатталуын және мәнін анықтайды. Ережелер проблемалы аумағын қарастыру үшін сәйкес деректерді басқару әдісін анықтайды. Сарапшы білім жинау компонентін пайдалана отырып проблемалы аумағысыз есептерді өз бетінше шешу режимін СЖ-де жүйені біліммен толтырады.
Білім жинау режимінде маңызды рөлді түсіндірмелі компонент атқарады. Осының арқасында сарапшы тестілеу сатысында СЖ-нің сәтсіз жұмысының себебі бітпейді, ол маманға білімдердің ескісін модельдеуге немесе жаңасын енгізуге мүмкіндік береді. Әдетте түсіндірмелі компонент келесілерді хабарлайды: тұтынушының ақпаратты қалай дұрыс пайдалануды; деректерді немесе ережелерді пайдалану немесе пайдаланбауға; қандай қорытындылар жасауға және т.б. Барлық түсіндірмелер табиғи шектеулі тілде немесе графика тәсілінде жасалады. Ескерте кету керек, программист орындаған бағдарламалар,алгоритимдік сатысына бағдарламаларды өңдеуде дәстүрлі үрдіс кезінде жиналған білім режиміне сәйкес келеді. Осылайша, дәстүрлі үрдіске қарағанда мұнда бағдарламаларды өңдеуді программист емес, бағдарламалаумен айналыспаған маман жүзеге асырады.
Консультация режимінде СЖ-мен қарым-қатынаста шешімін алу әдісі және қорытындысы қызықтыратын соңғы тұтынушы жүзеге асырады. СЖ-нің бағытталуына тәуелсіз тұтынушы берген проблемалы аумағында маманы да болмауы мүмкін. Сонда ол өз жауабын ала алмағандықтан нәтижені алу тәсілін түзету үшін немесе СЖ-ге тұйық жұмысты тапсыру үшін СЖ-ге жүгінеді.
«Тұтынушы» термині көп мәнді болып табылады,өйткені СЖ-ні соңғы тұтынушыдан басқа маман да, білім бойынша инженер де,программист те пайдалана алады. Сондықтан, СЖ-сі кім үшін жасалғаны туралы сөзболғанда «соңғы тұтынушы» терминін қолданады.
Консультация режимінде тұтынуышының есебі туралы деректер келесі іс-әрекеттерді орындайтын диалогпен өңделеді: есепті бірлесіп шешу тәсілінде қатысушылардың рөлін реттейді және ұйымдастырады; есеп бойынша тұтыншының мәліметтерін жүйенің ішкі тіліне түрлендіреді; ішкі тілде келтірілген жүйенің хабарламаларын тұтынушыға үйреншікті тілдегі хабарламаға түрлендіреді. Жалпы жағдайда консультация режимінде СЖ-нің көмегімен есепті шешу тәсілі кесте түрінде келтірілуі мүмкін (1.2 сурет). Өңдеуден кейін деректер ЖЖ түседі. ЖЖ-ғы кіріс деректер және БҚ-дағы ережелер негізінде есептеуіші (интерпретатор) есептің шешімін формалайды. Есеп режимінде дәстүрлі бағдарламаларға қарағанда СЖ амалдарылардың берілген тізбегін ғана орындап қоймайды, сонымен қатар алдын ала оны қалыптастырады. Егер СЖ-нің жауабы тұтынушыға түсініксіз болса, онда ол түсініктемені талап етуі мүмкін.
Сарапшы жүйелердің жіктелуі. Сарапшы жүйелерді басқа да күрделі нысана ретінде, сипаттамалардың жиынтығы ретінде анықтауға болады. СЖ-нің келесі сипаттамаларын анықтаймыз: А.Тағайындау; Ә. Проблемалы аумағы; Б. Проблемалы аумағындағы анализдің тереңдігі; В. Қолданылған әдістер мен білімнің типтері; Г. Жүйе жіктелуі; Д.Өмір сүру реті; Е. Аспап құрылғылар.
1.2-сурет . Консультация режимінде СЖ-ң көмегімен есепті шешу тәсілі
Аталып өткен сипаттамалар жалпы қабылданған жіктелудің жоқтығымен байлансты толықтығына сүйенбейді, ол СЖ-ні бөлек компонентерді бөліп жармай тұтас етіп анықтайды.
А. Сайлау келесі өлшемдердің жиынтығын анықтайды: СЖ-ні құру мақсаты үшін, тұйық жұмыстарды автоматтандыру үшін, маманның білімдерін тираждау үшін, және т.б; негізгі тұтынушы-сарапшы саласындағы маман емес, ал оқытушы маман;
Ә. Проблемалы аумақ келесі өлшемдердің жиынтығымен анықталуы мүмкін: әрқайсысы соңғы тұтынушының және СЖ өңдеушінің көзқарасынан қарастырыла алатын пәндік аумақ және осы аумақтағы шешілетін есептер;
Тұтынушының көзқарасынан пәндік аумақты сипаттаумен түсіндіруге болады. Әдетте есеп типтерінің келесілерінн анықтайды:
Символдар мен толқындардың интерпритациясы – кіріс деректер бойынша мағыналы сипаттаманы құру;
Алдын ала болжау – байқалатын жағдайлардың ретін анықтау;
Диагностика – белгілері бойынша аурулардың, бұзылулуардың күйін анықтау;
Конструкциялық – орнатылған шектеулерді сақтау кезінде берілген қасиеттерімен нысандарды өңдеу;
Жоспарлау- обьектінің қажетті күйіне әкелетін әрекеттеу тізбегін анықтау;
Бақылау-қажетті іс әрекеттерге қол жеткізу үшін нысанаға әсер ету.
Өңдеушінің көзқарасынан статикалық және динамикалық пәндік аумақты белгілеу мақсатты болып отыр. Пәндік аумақ статикалық деп аталады, егер оны сипаттайтын бастапқы деректер уақыт бойынша өзгермейтін болса. Аумақтын статикалығы оның бастапқы деректерін сипаттаудың өзгеріссіздігін білдіреді. Егер пәндік аумақты сипаттайтын бастапқы деректер есепті шешу барысында уақыт бойынша өзгеретін болса, онда ол аумақты динамикалық деп аталады. Сонымен қатар, пәндік аумақты келесі аспектермен сипаттауға болады: негіздің санымен және қиындығымен,олардың атрибуттарымен және атрибуттардың байланысымен; білімнің толықтығымен; білімнің дәлдігімен.
СЖ өңдеушінің көз қарасынан, шешілетін есептерді де статикалық және динамикалық деп бөлуге болады. СЖ статикалық немесе динамикалылқ есептерді шешеді, егер пәндік аумақтағы өтпелі күй туралы бастапқы деректерді есепті шешу тәсілі өзгерту не өзгертпеуге байланысты болса.
Қазіргі бар СЖ көпшілігі пәндік аумағын статикалығынан және статикалық есептерді шешу болжамынан шығады. Бұл СЖ-ді статикалық деп атайық. Динамикалық пәндік аумақпен жұмыс атқаратын және статикалық немесе динамикалық есептерді шешетін СЖ-ні динамикалық деп атайық. Соңғы жылдары алғашқы динамикалық СЖ-р пайда бола бастады. Себебі, көптеген практикалық жинақталмаған есептерді шешу тек динамикалық СЖ-ң көмегімен ғана жүзеге асатындықтан болар. Айта кету керек, қазіргі инженерлік әдістердің көмегімен дәстүрлі тізбекті ЕЭМ- да тек статикалық есепті шешуге болады, ал көптеген шынайы қосымшаларды құрайтын динамикалық есептерді шешу үшін арнайыланған символды ЕЭМ-ді пайдалану қажет. 1.3 суретте динамикалық және статикадық СЖ- архитектурасы келтірілген.Статикалық СЖ дәстүрлі кестеге сәйкес келеді. (1.1 сурет). Шешілетін есептерді келесі аспектермен сипаттауға болады: есепте пайдаланатын ережелердің санымен және қиындығымен; ережелердің байланысымен; іздненістің кеңістігімен; пәндік аумақты өзгертетін белсенді агенттердің санымен; шешілетін есеп сыныбымен.
Қиындық дәрежесі бойынша қарапайым және күрделі ережелер деп бөледі.
Күрделі ережелерге қарапайым тілде беттің 1/3 бөлігі және одан көп болатын білім мәтіні жатады. Мәтінді беттің 1/3 бөлігін құрайтын ережелер қарапайымға жатады.
Байланыс дәрежесі бойынша есеп ережелері байланысқан және аз байланысқан деп бөлінеді. Байланысқан ережелерге тәуелсіз есептерге бөлуге келмейтін есептер жатады. Аз байланысқан есептерге бірнеше аздаған есеп топтарына бөлуге болатын есептер жатады.
Қиындық дәрежесі берілген есептегі ережелердің жалпы санымен ғана емес, ал өзара байланысқан тәуелсіз есеп топтарының ережелер санымен анықталатынын айта кету керек.
Ізденіс кеңістігі кем дегенде үш аспектілермен анықталуы мүмкін: өлшемімен, тереңдікпен және енімен. Ізденіс кеңістігінің өлшемі есептің күрделігін жалпылама сипаттамасын береді. Ізденіс кеңістігінің кіші (10! дейінгі күйлерді) және үлкен (10! үлкен күйлерді) шығарады. Ізденіс кеңістігінің тереңдігі – бастапқы деректерді соңғы нәтижеге түрлендіретін ережелердің орташа санымен, кеңістіктің ені - өтпелі күйдегі орындауға жарамды ережелердің орташа санымен сипатталады.
Белсенді агенттердің саны шешімді таңдау әдісіне әсер етеді. Берілген аспектінің келесі мәндері анықталады: ешбір агентсіз, бір агент, бірнеше агент.
Есепті шешу үшін СЖ қолданатын әдістерді есепті шешу сыныбын сипаттайды. Қазіргі бар СЖ-р берілген аспекте келесі мәндерді қолданады: кеңею, анықтау алды, түрлену есептері. Кеңею, анықтау алды статикалық, ал түрлену динамикалық болып табылады.
Кеңею есебін шешу тәсілінде пәндік аумақ туралы тек ақпараттың кеңеюін жүзеге асыратын есептер жатады. Олар шығарылған деректердің өзгеруіне де, аумақтың басқа да күйін таңдалуына да әкелмейді. Бұл сыныптың типтік есебі сыныпталу есебі болып табылады.
Анықтау алды есебіне шынайы пәндік аумақтағы толық емес немесе нақты емес ақпараттық есептер жатады. Олардың шешу мақсатына – бастапқы деректерге тиімді пәндік аумақтағы альтернативті өтпелі күйін таңдау жатады. Нақты емес деректердің альтернативті өтпелі күйі ережелердің және сенімсіз деректердің нәтижесінде туындайды. Толық емес деректердің баламалы күйі анықтау алды аумағының нәтижесі болып табылады, басқаша айтқанда жеткіліксіз деректердің мүмкін мәндерінде болжау нәтижесі болып табылады.
Түрлену есебіне пәндік аумақтағы бастапқы ақпараттың өзгеруін жүзеге асыратын есептер жатады және шынайы әлемнің немесе оның моделінің өзгеру нәтижесі болып табылады.
Көптеген СЖ пәндік аумағын түрлендіретін белсенді агенттер немесе пәндік аумақтағы өзгерістері жоқ кеңею есебін шешеді. Осындай шектеулерді қолдану динамикалық аумақтағы жұмыстарда тиімсіз болып табылады.
Б. СЖ-нің құрылымын күрделік дәрежесі бойынша беттік және тереңдік деп бөлінеді. Беттік СЖ ережелер түрінде сарапшы аумағындағы білімді көрсетеді (шарт→ іс-әрекет). Шешу ізденісі үлгілері өтпелі деректермен теңестірілетін ережелерді орындаудан тұрады. Тереңдік СЖ беттік жүйелердің мүмкіндіктерімен қатар сарапшы аумағы үшін шынайы, кейбір жалпы қағидалардың көмегімен кейбір беймәлім жағдайларды анықтау қабілетіне ие.
1.3 – сурет. Статикалық және динамикалық СЖ
В. Қолданылған әдістері мен білімдерінің типі бойынша дәстүрлі және гибридті деп бөледі. Дәстүрлі СЖ-ді сарапшымен алынған жинақталмаған инженерлік білім әдісін қолданады. Гибридті СЖ инженрлік білімнің әдістерін де, жинақталған әдістерін де, сонымен қатар дәстүрлі бағдарламалау және математикалық деректерін қолданады.
Қазір СЖ-нің үш тегі туралы айтылады. Біріншісіне статикалық беттік СЖ, екіншісіне статикалық тереңдікті СЖ, ал үшіншісіне динамикалық СЖ жатады.
Г. Соңғы жылдары шартты түрде қиын және қарапайым СЖ деп атауға болатын СЖ-нің екі сыныбын айтуға болады. Қарапайым СЖ келесі негізгі көрсеткіштермен сипатталуы мүмкін: беттік СЖ, дербес ЕЭМ-да орындалған дәстүрлі СЖ. Күрделі СЖ келесі көрсеткіштермен сипатталуы мүмкін: тереңдікті СЖ, гибридті СЖ.
Д. СЖ-нің өмірлік цикл сатысы ЖАЖ (САПР) бірге интегралды түрде қолданады. Технологиялық өңдеу сатысында СЖ CAD-system CAD-system бірлесе қолданылады және технологиялық процесті басқару және бақылау, өндіруге дайындау өтеді. СЖ-ні эксплуатация сатысында CAD-system қолдану және жүйемен бірге қиын жүйелерді техникалық қызмет көрсетудегі интелектуалды көмекпен қамтамасыз етеді.