Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы, благодаря разработке высокопроизводительных микропроцессоров облик вычислительной техники существенно изменился. Новые технические возможности вызвали к жизни ряд новых задач. Круг решаемых проблем расширился от чисто инженерных до обработки слож-ноорганизованных данных произвольной природы. В этой связи, обработка знаний выделяется как одно из важных и перспективных направлений. В современных универсальных ЭВМ для выполнения подобной обработки требуется запрограммировать довольно громоздкий алгоритм. При этом, неизбежно возникают проблемы обусловленные слиянием знаний об объекте с механизмом логического вывода использующим эти знания. Решение таких проблем предъявляет жесткие требования к аппаратному и программному обеспечению. Разработанные объектно-ориентированные и логические языки программирования имеют большие возможности для создания систем обработки знаний (СОЗ), по сравнению с процедурными языками. Однако, их структура вошла в противоречие с традиционной (неймановской) архитектурой ЭВМ. Поэтому возникла необходимость исследования и разработки архитектур, учитывающих потребности СОЗ.
Одним из основных компонент любой СОЗ является машина логического вывода (МЛВ). Большинство известных в настоящее время МЛВ реализовано на базе Пролог - процессоров. Основным недостатком таких машин является их низкая производительность, что объясняется последовательным по своей сути принципом SLD-резолюции, на которой основан Пролог, и существенным влиянием порядка расположения клозов в программе и предикатов в правиле на эффективность вычислений. Введение же в язык дополнительных внелогических конструкций для управления и организации параллелизма, приводит к снижению декларативности языка.
Кроме того, хотя в настоящее время наиболее часто применяемыми формами логического вывода являются дедукция и индукция, третья форма - абдук-тивный логический вывод (АЛВ) может сыграть немаловажную роль при ре-
шении ряда практических задач. Так, АЛВ позволяет объяснять появление некоторых результатов или определять их причину.
Таким образом, для выхода на принципиально новые уровни производительности и расширения диапазона приложений СОЗ, необходимо ориентироваться на новые параллельные методы логического вывода (ЛВ), в том числе абдуктивного и новые типы архитектур.
Целью работы является исследование методов и средств повышения производительности машины ЛВ в СОЗ, за счет использования параллельных методов логического вывода.
В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие основные задачи:
разработка метода абдуктивного логического вывода на основе деления дизъюнктов;
разработка и анализ функциональной модели логических вычислений;
разработка архитектуры процессора абдуктивного логического вывода;
исследование вопросов организации многопроцессорной системы логического вывода;
разработка системы моделирования метода абдуктивного логического вывода делением дизъюнктов и машины ЛВ построенной на его основе.
Методы исследования основаны на использовании теории множеств, теории графов, математической логики, теории моделирования, методов научного анализа и синтеза, теории вычислительных систем, теории логического и объектно-ориентированного программирования.
Научная новизна. В результате проведенных исследований получены следующие научные результаты:
- предложен метод абдуктивного логического вывода, основный на опе
рации деления дизъюнктов, отличающийся оригинальной процедурой построения
дополнительных исходных посылок, декларативной формой представления дан
ных, позволяющий организовать двунаправленный вывод и решить проблему
связанных переменных;
определена акторная модель логических вычислений, позволяющая вести асинхронную обработку;
разработана архитектура абстрактной машины абдуктишюго логического вывода. Определена система команд и структура данных, предложена логическая организация памяти.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
сформулированы основные принципы построения процессора логического вывода и его основных подсистем.
предложена обобщенная структура многопроцессорной системы абдуктивного логаческого вывода, поддерживающая параллельную высокоскоростнуго распределенную обработку;
разработана диалоговая система моделирования многопроирссорной машины абдуктивного логического вывода.
Внедрение результатов работы. Полученные теоретические и практические результаты используются в учебном процессе ВятГТУ в рамках курсов "Системы искусственного интеллекта" и "Вычислительные системы и комплексы" ВятГТУ.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на международной научно-технической конференции "Искусственный интеллект - 94" а городе Рыбинск, на 2-ой международной научно-технической конференции «Новые информационные технологии» в городе Пенза, на научно-технических конференциях «Диагностика, информатика, метрология» в 1995 и 1997 году в городе Санкт-Петербург и на международном форме по проблема»} науки, техники и образования в 1997 году в Москве.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ: 6 статей и 2 депонированные рукописи.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка литературы, включающего 102 наименований, списка сокращений и двух приложений. Основная часть ра-
боты изложена на 150 страницах машинописного текста. Работа содержит 51 рисунок и 10 таблиц.