Введение к работе
Актуальность проблемы. Прогресс в развитии современных средств вычислительной техники характеризуется исключительным разнообразием создаваемых систем и областей их применения. Решение определенного набора задач возможно с помощью вычислительных систем (ВС) различных вариантов организации, что приводит к проблеме целенаправленного поиска в пространстве проектных решений.
Новые ВС должны формироваться так быстро, чтобы они не теряли актуальности за период проектирования. Проведение эффективного поиска затруднительно без помощи интеллектуальных систем поддержки принятия решений.
Под проектированием ВС будем понимать поиск эффективных вариантов их организации и применения, а так же оценку полученных и имевшихся ранее решений. Помочь могут экспертные системы (ЭС), но при их разработке возникает задача приобретения эмпирического знания, которая осложняет создание необходимого инструментария для проектирования ВС. Кроме топ), ЭС станут действительно интеллектуальными только тогда, когда они будут помогать создавать новое знание. Приобретение эмпирического знания процесс - предъявляющий высокие требования к инженеру-по-знаниям и эксперту в проблемной области, и даже самые квалифицированные специалисты нуждаются в методах и средствах приобретения знаний. Выделим два типа задач приобретения знаний в приложении к поисковой области "вычислительные системы":
для существующих моделей рабочих станций, персональных компьютеров и других видов ВС важно получение правила приоритетного оценивания но обобщенному показателю качества;
новые, развивающиеся направления ( например, кластеры рабочих станций. Параллельные Мультикомпьютерные сети (ПМК-сети)) требуют создания методов перехода к новому знанию.
Оба направления приобретения знания характеризуются высокой сложностью объектов, разнообразием целей поиска, а так же постоянным изменением мира, в котором осуществляется поиск. Существующие системы, предназначенные для приобретения эмпирического знания (TEIRESIAS, EMYCIN, KAS, G2, ExpertEASY, EURISCO, INDUSE/2, PolyAnalyst и др.), обеспечивают формирование непротиворечивой предметной области, при стремлении к изначально полному описанию решаемых задач и целей. Однако постоянные изменения в мире ВС обращают внимание на иной подход к получению знаний, связанный с Открытыми мирами и Открытыми Задачами. Последние не предъявляют жестких требований к завершенности моделей принятия решений и выявлению новых областей знания. Однако Открытые задачи не обеспечены пока методами повышения их содержательной емкости и достижения сложных целей.
Все выше сказанное позволяет определить решаемую в работе задачу как формирование (включая извлечение) эмпирического знания при решении Открытых Задач поискового проектирования вычислительных систем. Это не только представление объекта в виде, подходящем для поискового проектирования, с нахождением лучших решений, но и получение новых областей знания о рассматриваемых классах ВС. Таким образом, можно сделать вывод об актуальности и практической направленности темы диссертации.
Цели и задачи работы. Целью данной работы является разработка методов и инструментальных средств активного приобретения эмпирических знаний при решении Открытых задач поиска эффективных вариантов построения и применения вычислительных систем на основе повышения содержательной емкости поискового пространства.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи'.
преобразование поискового пространства в процессе постановки и решения открытой задачи;
формирование эмпирического знания в виде нелинейного правила выбора;
изучение эффекта перехода к новым, ранее не изученным подвидам ВС;
разработка инструментальных средств для поддержки процесса формирования эмпирического знания;
постановка и решение прикладных задач проектирования вычислительных систем.
Методы Исследования. Работа основана на использовании разработанных в МЭИ теоретических основ постановки и решения Открытых задач поискового проектирования и опирается на использование понятий высшей алгебры, алгебры логики, теории графов, теории искусственного интеллекта и методологии имитационного моделирования.
Научная новизна. В работе предложены методы формирования эмпирического знания, направленные на повышение содержательной емкости поискового пространства при осуществлении и правила поискового проектирования объектов вычислительной техники. Основными особенностями предлагаемого подхода являются:
сокращение числа фчзически невозможных вариантов с помощью ме
ханизма переинтерпретации;
формирование нелинейных составляющих правила выбора и выдвиже
ние для нелинейного правила выбора эмпирических гипотез.
Применение разработанных методов позволило работать в противоре
чивом мире реальных объектов вычислительной техники, где были решены
задачи приоритетного оценивания и определения конфигурации ВС в про
странствах с большим, чем ранее, количеством переменных.
Практическая ценность.
Разработаны инструментальные средства в виде Проблемно-Настраиваемой Экспертной Системы с нелинейной функцией выбора, и показан положительный эффект по сравнению с ранее существовавшими версиями, что позволяет решать более глубокие задами поискового проектирования и повышения эффективности применения ВС. В частности, приведены результаты решения следующих прикладных задач.
Продемонстрирована возможность обобщенной оценки рабочих стан
ций для полиграфических работ без стоимостных критериев.
Получено сокращенное пространство для оценки программных
средств учебного назначения, которое содержит более чем в 2.5 раза меньше
значений переменных, по сравнению с исходным пространством частных по
казателей качества.
Удалось сократить временя выполнения расчетных задач в 1.27 раза,
по сравнению с первым предложенным вариантом Параллельной мульти-
компьютерной сети для данного класса задач.
Реализация результатов работы. Представленные в диссертации разработки получены в результате выполнения хоздоговорных НИР, которые велись в течении 1992-1997 года в МЭИ на кафедре "Вычислительные машины, системы и сети". НИР выполнялись в целях дальнейшего совершенствования инструментальных средств поискового проектирования и расширения сферы их практического применения. В рамках межвузовской научно-технической программы "Перспективные информационные технологии в Высшей школе" по грантам РосНИИ информационных систем ( тема №23-ИО/94, научный руководитель И.И.Дзегеленок, отв. исполнитель М.О.Корлякова) разработана: экспериментальная технология оценки качества программных средств учебного назначения, для которой использовалась Проблемно-Настраиваемая Экспертная система В рамках госбюджетной темы (Гос.регистр.№01910022602, 1991-1995г.г.) при отработке механизмов постановки и решения Открытых задач были созданы экспериментальная технология оценки рабочих станций для полиграфии и технология образования конфигураций ПМК-сетей. Указанные разработки переданы ряду организаций (РосНИИ информационных систем, Исследовательскому центру проблем качества подготовки специалистов Госкомвуза РФ, МГГУ, ОАО "Калужский Турбинный Завод" (г.Калуга) и др) и использовались в их практической деятельности.
Апробация работы. Результаты исследований, составляющих содержание работы, докладывались и обсуждались на Международных форумах информатизации по программе конференции "Информационные средства и технологии" (Москва, 1994, 1995, 1997), а также на 6-ом симпозиуме
(і
"Квалиметрия человека и обрапованин: методологии и практика" (Москва, 1!)!>7). Инструментальный комплекс поискового проектирования экспонировался на выставке "ИНТЕЛЛЕКТ-СОФТ !)li" (Москва, 199В) и международной выставке "Softool-!I7" (Москва, 1997).
ПублчКІПІИИ Но теме диссертации опубликовано 4 работы.
Состав работы. Работа состоит из введении, четырех глав, заключе-ния, литературы по главам (всего 85 наименований) н приложений. Основной текст работы на 120 стр, включает 44 рисупока.гб таблиц.