Рыбина Технология построения динамических 2011

УДК 004.8(075) ББК 32.813я7 Р93

Рыбина Г.В., Паронджанов С.С. Технология построения динамических интеллектуальных систем: Учебное пособие. М.: НИЯУ МИФИ, 2011. 240 с.

Книга предназначена для поддержки дисциплин: «Динамические интеллектуальные системы» (каф. 22), «Проектирование кибернетических систем, основанных на знаниях» (каф. 22), «Базы данных и экспертные системы (введение в интеллектуальные системы)» (каф. 22), «Базы данных и экспертные системы» (каф. 28), «Интеллектуальные информационные системы» (ИИМ фак. У).

Даются основы теории и программная технология построения динамических интеллектуальных систем на примере динамических интегрированных экспертных систем, интеллектуальных агентов и многоагентных систем. Рассматривается их архитектура, приводятся базовые понятия, определения и классификации, описываются модельные и алгоритмические основы построения базовых компонентов, а также методы и технология представления и обработки знаний в динамических интеллектуальных системах. Важное внимание уделено современным инструментальным средствам поддержки разработки динамических интеллектуальных систем и практическим вопросам построения прототипов систем и их компонентов. Описаны примеры нескольких прототипов динамических систем различных классов.

Для студентов старших курсов, обучающихся по направлениям подготовки «Прикладная информатика», «Прикладная математика и информатика», «Автоматизированные системы обработки информации и управления», а также для аспирантов и специалистов, занимающихся проектированием динамических интеллектуальных систем.

Пособие подготовлено в рамках Программы создания и развития НИЯУ МИФИ.

Рецензент д-р техн. наук, проф. А.П. Еремеев (НИУ «МЭИ»)

2

6

Предисловие

В основу данной книги положен теоретический и практический материал авторских курсов, впервые поставленных в НИЯУ МИФИ по новейшим направлениям искусственного интеллекта, таким, как построение динамических интеллектуальных систем (ДИС) различной типологии и сложности. Аналогов подобной книги в стране нет, несмотря на наличие достаточного числа работ, посвященных применению в различных областях науки и техники методов искусственного интеллекта, который отнесен к важнейшим критическим технологиям ХХI века.

Поэтому научная новизна, актуальность и практическая значимость материала книги соответствуют самому современному уровню знаний в области искусственного интеллекта, а её авторы – Лауреат Премии Президента РФ в области образования, д-р техн. наук, профессор Г.В. Рыбина и канд. техн. наук С.С. Паронджанов являются широко известными в стране учёными, активно работающими в области интеллектуальных систем и технологий, в том числе решая актуальную задачу создания общей теории, методологии и технологии построения наиболее сложных и востребованных классов ДИС - динамических интегрированных экспертных систем и многоагентных систем.

Важно отметить, что предлагаемая книга содержит новый материал, являющийся дальнейшим развитием положений, изложенных

вдвух ранее вышедших книгах профессора Г.В. Рыбиной – монографии «Теория и технология построения интегрированных экспертных систем» (2008г.) и учебного пособия «Основы построения интеллектуальных систем» (2010г.).

Новое учебное пособие предназначено, в первую очередь, для студентов НИЯУ МИФИ, обучающихся по направлениям подготовки «Прикладная математика и информатика», «Прикладная информатика», «Автоматизированные системы обработки информации и управления», а также может быть эффективно использовано

врамках учебного процесса по целому ряду других специальностей НИЯУ МИФИ, ориентированных на интеллектуализацию компьютерных систем, технологий и процессов.

7

Материал книги полностью соответствует рабочим программам по авторским курсам: «Динамические интеллектуальные системы» (каф. 22), «Проектирование кибернетических систем, основанных на знаниях» (каф. 22), «Базы данных и экспертные системы (введение в интеллектуальные системы)» (каф. 22), «Базы данных и экспертные системы» (каф. 28), «Интеллектуальные информационные системы» (Институт информационного менеджмента фак. У).

В книге даются основы теории и программная технология построения ДИС на примере динамических интегрированных экспертных систем, интеллектуальных агентов и многоагентных систем. Рассматривается их архитектура, приводятся базовые понятия, определения и классификации, описываются модельные и алгоритмические основы построения базовых компонентов, а также методы и технология представления и обработки знаний в динамических интеллектуальных системах. Важное внимание уделено современным инструментальным средствам поддержки разработки динамических интеллектуальных систем и практическим вопросам построения прототипов систем и их компонентов. Описаны примеры нескольких прототипов динамических систем различных классов, разработанных авторами и их учениками.

Материал книги разбит на три раздела: теоретический, инструментальный и практический. В первом разделе даются теоретикометодологические основы построения самых сложных и распространенных классов ДИС – динамических интегрированных экспертных систем, интеллектуальных агентов и многоагентных систем. Во втором разделе достаточно детально (ввиду отсутствия соответствующей литературы на русском языке) описываются функциональные возможности и особенности применения современного инструментария для поддержки разработки ДИС. Третий раздел посвящен описанию примеров технологии построения отдельных компонентов вышеупомянутых классов ДИС.

На отбор материалов и степень их детализации в каждом разделе оказали существенное влияние как общенаучное понимание того, что сегодня следует включать в теоретико-методологический и инструментально-технологический арсенал разработчиков данных классов ДИС, так и многолетний практический опыт авторов, связанный с реализацией значительного числа приложений ДИС.

8

С методической точки зрения важно отметить гибкое сочетание теоретических основ построения ДИС рассматриваемых классов с технологическими вопросами реализации прототипов ДИС и их базовых компонентов на основе использования как лицензионных программных средств, типа известной системы G2 (Gensym Corp.), так и оригинальных авторских отечественных инструментариев, например РДО, АТ-ТЕХНОЛОГИЯ, ИМВИА. В частности, разделы 2 и 3 содержат практические упражнения и рекомендации, направленные на привитие студентам навыков и умений разработки простейших прототипов ДИС для конкретных проблемных областей (сложные технические системы, ядерная энергетика, экология, химическое производство, телекоммуникации и др.). С этой целью в книге приводится достаточно детальное описание специализированной программной среды, в качестве которой в течение ряда лет в учебном процессе в виде лабораторного практикума по дисциплине «Динамические интеллектуальные системы» применяется лицензионная система G2(Gensym Corp.), а так же приводятся методические указания по технологии построения прототипов динамических интегрированных экспертных систем и многоагентных систем. Подобные вопросы освещались в русскоязычной литературе только в книге Г.В. Рыбиной «Основы построения интеллектуальных систем», вышедшей в издательстве «Финансы и статисти-

ка» в 2010 г.

На протяжении всей книги материал излагается с единых позиций, причем там, где это возможно, привлекаются математические средства, именно в качестве средств, а не предмета изложения, поскольку учебное пособие посвящено программно-технологическим вопросам построения ДИС (получить представление о тематике, которая не рассматривается в пособии, заинтересованный читатель может по многочисленным ссылкам на соответствующую литературу). Во все разделы книги включены также контрольные вопросы и упражнения для самостоятельной работы и подготовки к зачёту, в силу чего данная книга может быть использована на факультативных занятиях или для самостоятельного изучения. Книга снабжена обширным списком литературы и приложением, в котором представлены методические указания для выполнения курсовой работы по дисциплине «Динамические интеллектуальные системы».

9

Поскольку в настоящее время ведущие университеты страны включают в свои учебные программы дисциплины, связанные с теми или иными направлениями искусственного интеллекта, то данная книга может быть эффективно использована при изучении многих смежных дисциплин и многопрофильной подготовки будущих инженеров, технологов, математиков, физиков, программистов, системных аналитиков, экономистов, менеджеров и т.д.

Г.В. Рыбина

10