1.5. Гибридная интеллектуальная система.
Под гибридной интеллектуальной системой (ГИС) принято понимать систему, в которой для решения задачи используется более одного метода имитации интеллектуальной деятельности человека. Таким образом ГИС — это совокупность:
- аналитических моделей
- экспертных систем
-искусственных нейронных сетей
- нечетких систем
- генетических алгоритмов
- имитационных статистических моделей
Междисциплинарное направление «гибридные интеллектуальные системы» объединяет ученых и специалистов, исследующих применимость не одного, а нескольких методов, как правило, из различных классов, к решению задач управления и проектирования.
История возникновения термина
Термин «интеллектуальные гибридные системы» появился в 1992 г. Авторы вкладывали в него смысл гибридов интеллектуальных методов, таких как экспертные системы, нейросети и генетические алгоритмы. Экспертные системы представляли символьные, а искусственные нейронные сети и генетические алгоритмы — адаптивные методы искусственного интеллекта. Однако, в основном, новый термин касался достаточно узкой области интеграции — экспертные системы и нейросети.
Особенности:
1. «Гибридный подход» предполагает, что только синергетическая комбинация нейронных и символьных моделей достигает полного спектра когнитивных и вычислительных возможностей (способностей).
2. Термин «гибрид» понимается как система, состоящая из двух или более интегрированных подсистем, каждая из которых может иметь различные языки представления и методы вывода. Подсистемы объединяются вместе семантически и по действию каждая с каждой.
3. Ученые Центра Искусственного интеллекта Cranfield University (Англия) определяют «гибридную интегрированную систему» как систему, использующую более чем одну компьютерную технологию. Причем технологии накрывают такие области, как системы, основанные на знаниях, коннекционистские модели и базы данных. Интеграция технологий дает возможность использовать индивидуальную силу технологии для решения специфических частей задачи. Выбор технологий, внедряемых в гибридную систему, зависит от особенностей решаемой задачи.
4. Специалисты из University of Sanderland (Англия), входящие в группу HIS (англ. Hybrid Intelligent Systems), определяют «гибридные информационные системы» как большие, сложные системы, которые «бесшовно» (цельно) интегрируют знания и традиционную обработку. Они могут предоставлять возможность хранить, искать и манипулировать данными, знаниями и традиционными технологиями. Гибридные информационные системы будут значительно более сильными, чем экстраполяции концепций существующих систем.
1.6. Интеллектуальные системы автоматизированного проектирования.
Повышение интеллектуальности подсистем проектирования осуществляется путем использования эвристического программирования, экспертных систем, путем перехода от режима диалога к пакетному режиму более высокого уровня.
К числу вспомогательных целей автоматизации проектирования относятся: уменьшение трудоемкости разработки программных средств, адаптации их к условиям эксплуатации при внедрении, а также их сопровождения, то есть модификации, обусловленной необходимостью устранения выявленных ошибок и (или) изменения функциональных возможностей
Одно из требований автоматизированного проектирования в режиме диалога — это максимальное освобождение технолога-проектировщика от рутинных работ, требующих каких-либо вычислений или количественных оценок проектных ситуаций. В процессе проектирования технолог-проектировщик задает информацию о полезности следствий. Эта информация обрабатывается ЭВМ с целью сокращения числа целесообразных альтернатив и отбрасывания неприемлемых. Проектировщик, принимающий решение, анализирует результаты расчета на ЭВМ и отбирает рациональные (с его точки зрения) альтернативы, а если надо, то осуществляет дальнейшую детализацию альтернатив и возникающих из них следствий. Под полезностью понимают обобщенную оценку альтернативы, описывающую ее пригодность для дальнейшего проектирования и легкость реализации. Эту оценку дает технолог-проектировщик.
Классические САПР (рис. 4 ) используются в тех случаях, когда при проектировании изделий данного класса накоплен достаточный опыт. Интеллектуальные САПР необходимы проектировщикам тогда, когда отсутствуют достаточно проработанные методики проектирования или изделие принципиально новое и требует значительных затрат творческого труда
Как и всякая другая система искусственного интеллекта, ИСАПР имеет в своем составе базу знаний, в которой хранится вся необходимая для ее работы информация о предметной области, в которой решается задача проектирования. В этой базе знаний собраны и тот опыт, который накоплен проектировщиками, и экспертная информация о возможных путях поискового конструирования - она опирается на методы моделирования рассуждений, типичные для специалистов, которые работают в данной области.
Общая схема ИСАПР может быть такой, когда на вход системы поступает задание на проектирование, которое в ИСАПР может формулироваться на естественном профессиональном языке, оно с помощью естественно-языкового интерфейса и других диалоговых средств понимается системой, уточняется у пользователя и переводится в специальное внутреннее представление. После этого делается попытка свести процесс проектирования к стандартным процедурам, реализуемым в классических САПР. Если эта попытка оказывается безуспешной, то логический блок передает задачу на вход экспертной системы, ориентированной на решение задачи проектирования в данной предметной области. Взаимодействуя с базой знаний и САПР, экспертная система ищет решение задачи. В рамках современных ИСАПР интегрируются различные процедуры, задачи, этапы и уровни проектирования, обеспечивается непрерывный сквозной цикл автоматизированного проектирования, начиная от этапа подготовки технического задания и выработки технического предложения и кончая созданием рабочего и технического проектов. Автоматизируются не только рутинные, но и эвристические, и творческие задачи, в частности, процедуры поискового конструирования, структурного синтеза и оптимизации. ИСАПР помогает поддерживать и интенсифицировать творческую активность разработчиков, повышает качество и производительность труда проектировщиков различных категорий, помогая сохранять и тиражировать уникальный проектный (экспертный) опыт и строить интеллектуальный интерфейс между проектировщиком и системой. Человек начинает доверять результатам машинной обработки информации. В результате повышается качество проектируемых объектов, так как увеличивается число просматриваемых вариантов и глубина проработки каждого из них. Сокращаются и сроки проектирования, так как шире используются средства моделирования, ускоряются проектные расчеты и графические работы.
В процессе работы ИСАПР (рис.5) решаются все основные задачи технического проектирования.
Составляется обоснованное техническое задание - это внешнее проектирование.
Анализируется техническое задание - это внутреннее проектирование.
Проводится концептуальный анализ: выбирается конструктивно-компоновочная схема, анализируется стоимость проекта.
Проводятся структурный синтез и оптимизация.
Ведется поисковое конструирование (изобретательство).
Проект планируется.
Конструкции перепроектируются и дорабатываются.
Повышается эффективность и качество инженерного анализа благодаря планированию вычислений и обучению пользователя владению пакетом прикладных программ. Проводится имитационное моделирование, выбираются численные методы расчета; результаты контролируются.
Рис.4 Типовая схема классической САПР
Рис.5 Схема ИСАПР
Проверяется соответствие отраслевым стандартам.
Готовятся рабочие чертежи и документация. Каждая из этих задач требует сложного программного и информационного обеспечения. Поэтому ИСАПР - это дорогостоящие и сложные системы, но без них вряд ли возможно создавать такие сложнейшие технические изделия, как современные самолеты или подводные лодки, атомные электростанции или космические корабли.
Основной целью создания интеллектуальных САПР ТП является простота и удобство представления знаний для структурного и параметрического синтеза.