27. Динамические эс. Общая структура. Система g2. Общая характеристика. Состав подсистем. Технология разработки приложений.
Динамическая ЭС в отличии от статической может изменять содержание своей БЗ за время логического вывода. Она должна работать в режиме реального времени с подключенным оборудованием. Консультация сводится к принятию решения по управлению:
БФ – база фактов (БД); Мето правило, мето знание – знание о том, как работать с БФ.
Д – датчик; ИЭ – исполнительный элемент; УП – устройство преобразования; РМВ – реальный масштаб времени; Режим РМВ: жесткий (время реакции < 0.1 сек), мягкий (время реакции 0.1 - 1 сек).
Пример применения в G2 (Г2) – управление на шаттле, обрабатывает информацию свыше 16000 датчиков.
Г2 является полномасштабной интеллектуальной средой, предназначенной для разработки и реализации динамический ЭС. Г2 полностью объектно-ориентирована. Особенность – визуальная среда обработки (все рисуется).
Продукты фирмы:
Opеegrity – отслеживание отклонений производственного отклонения от нормы
Integrity – система управления производством
Netleave (?) – автоматический анализ и отслеживание событий в компьютерной сети
eScok – моделирование цепей снабжения и логистика
Neur-On_line – система прогноза финансового рынка на нейросетях
Rethink – моделирование бизнес-процессов
Основные функции системы:
Области применения: управления процессами в металлургии и металлообработке, в нефтехимии, в проведении аэрокосмических исследований, управления спутниками связи и глобальными сетями, управления атомными электростанциями, бизнес процессами, а так же реинженеринг путем имитационного моделирования.
Вторая по значимости система RTworks (фирма Talarin - США). Отстает по функциональности от G2 на 50%.
Приложения в G2 разрабатываются по схеме:
Система строится по модульному принципу и имеет следующую общую архитектуру:
Структура G2 (каждый
модуль отвечает за свою функцию):
Система строится по модульному принципу и имеет общую архитектуру. Каждый модуль отвечает за свою функцию. Модули определяют функциональность системы.
Вопрос № 28. Система G2. Структура базы знаний. Работа с классами.
G2 является полномасштабной интеллектуальной средой, предназначенной для разработки и реализации динамических ЭС. Одним из авторов этой системы является фирма Gensym(США). Ее руководитель HowKinson. Фирма основана в 1986г. Машина picon(на LISP).G2 – интеллектуальная информационная среда, работающая на правилах, полностью самостоятельная, полностью объектно-ориентирована. Имеет визуальную среду разработки. На базе G2 фирма выпускает продукты:
Optegrity– отслеживание отклонений производственного процесса от нормы;
Integrity – система управления производством;
NetCure– автоматический анализ и отслеживание событий в компьютерной среде;
e-Scor– моделирование цепей снабжения и логистика;
Near_On_Line– система прогноза финансового рынка на нейросетях;
Rethink– система моделирования бизнес-процессов.
Основные функции системы:
Области применения: управления процессами в металлургии и металлообработке, в нефтехимии, в проведении аэрокосмических исследований, управления спутниками связи и глобальными сетями, управления атомными электростанциями, бизнес процессами, а так же реинженеринг путем имитационного моделирования.
Вторая по значимости система RTworks (фирма Talarin- США). Отстает по функциональности от G2 на 50%.
Приложения в G2 разрабатываются по схеме:
Система строится по модульному принципу и имеет следующую общую архитектуру:
Структура G2 (каждый модуль отвечает за
свою функцию):
База знаний G2. Классы и объекты. Связи и отношения.
Все знания хранятся в виде 2-х видов файлов:
Kb-файлы (БЗ – Knowledge base);
Kl-файлы(БИЗ – Knowledge library).
БЗ является основным файлом конкретного приложения. Загрузка БЗ-файла означает загрузку приложения. Библиотека знаний используется одновременно в нескольких приложениях.
В системе поддерживается три иерархии:
Иерархия классов (дерево классов);
Иерархия модулей;
Иерархия рабочих пространств (отображаемых на экране областей памяти, конкретно используемых под фрагмент БЗ). Различают основноерабочее пространство.
Иерархия классов и работа с ними.
System class/userdefinedclass
Посмотреть иерархию классов командой inspect.
Если класс permanent – постоянный, то он не уничтожается при завершении сеанса.
Все, с чем манипулирует G2, является объектами некоторых классов. Каждый из классов имеет визуальное обозначение на рабочем пространстве.
Изображение класса:
Класс – это множество объектов, обладающий множеством свойств и поведений. Классы выстраиваются в иерархию. Классы делятся на встроенные (build-in) и создаваемые пользователем. В иерархии классов частными примерами классов и объекты. Класс имеет специфические свойства (class-specificattributes). Все классы, кроме корневого, должны иметьinstance.
Для каждого класса задаются основные параметры: имя (classname), класс ближайшего внешнего уровня (superclass), специфические для класс атрибуты (class-specificattributes), пиктограмма (icon), отростки для соединения пиктограмм между собой (stubs).
Рабочее пространство – отображаемая на экране обл-ть памяти, которая относится к определенной сущности. Рабочие пространства выстраиваются в иерархии.
Для того, чтобы задать класс, нужно задать его описание Classdefinition. Само описание так же является объектом класса. Рассматривается общий класс описанияDefinition.
Connection (соединение между классами) также является классом.
Экземпляр класса:
Вопрос № 29. Модули и рабочие пространства в системе G2. Варианты построения приложений.
Концепция рабочих пространств – это дальнейшее развития памяти и визуальных форм. Под рабочим пространством понимается визуальная область памяти, в которой группируются все функции изображения.
Рабочее пространство – workspace.
Приложение имеет свое рабочее пространство. Визуально отображается оно в виде прямоугольника с белым фоном.
В меню с рабочим пространством 22 пункта. Самые главные из них:
Можно создавать объекты различных типов (правила, процедуры, объекты польз. интерфейса)
Создавать определения пользовательскихх классов
Манипулировать рабочим пространством (прятать, двигать, печатать, изменять цвет, размер и т д)
Все объекты располагаются в рабочем пространстве. Рабочее пространство является визуальной средой разработки. Поддерживается иерархия рабочих пространств.
Приложение может состоять из нескольких модулей
Приложение, которое исполняется в среде G2 – это файл с расширением *.kb. Возможно различное соотношение между модулями и файлами *.kb.
Преимущества модульного подхода следующие:
Поддержка ООП. Часть информации прячется в модуле. Четко поддерживается интерфейс.
Увеличивается производительность коллективной разработки, так как исполнители работают над своими модулями относительно независимо.
Облегчается повторное использование модулей в других разработках.
Уменьшается время отладки системы в целом, т.к. модули могут аттестоваться отдельно. Облегчаются внесения изменений в систему, так как изменение отдельного модуля без изменения интерфейса не затрагивает другие модули.
Облегчается эксплуатация и внедрение системы.
Одномодульное приложение:
Модули делятся на зависимые (dependent) и независимые (independent).
В независимых все классы операция самодостаточны, то есть они не требуют вызовов и операций в других классах.
Иерархию модулей можно представить в виде дерева
1 файл, 1 модуль
1 файл, 3 модуля. Video – зависимый модуль, defs и gui - независимые
3 файла, 3 модуля. Video.kb– зависимая БЗ, defs.kb, gui.kb – независимые БЗ.
Язык системы G2. Переменные и параметры. Исполняемые утверждения.
Переменные и параметры в системе G2
Переменные и параметры являются ветками классификации. (какой классификации мне не известно).
Самые простые переменные в G2 - атрибуты классов и объектов, соответствующие обычным переменным в системном программировании, т.е. имеющие одно значение (без других особых свойств). Более сложные переменные - параметры. Под параметрами понимаются такие переменные, которые могут сохранять историю значений в течение какого-то промежутка времени. Параметр получает значение в результате работы машины вывода или в результате выполнения какого-либо действия. Параметр всегда имеет значение. Он может отображаться на экране вместе со всей историей, и по ней могут вычисляться дополнительные характеристики параметра.
Присваивание значения параметру – это событие, которое может инициироваться правилом.
Переменные являются дальнейшим обобщением параметров. Обозначаются G2-variable. Отличие от параметров:
Каждая переменная имеет свой источник данных, который называется сервером данных.
Переменная может содержать и включать формулу для расчета значения в подсистеме моделирования
Переменная требует, чтоб система генерировала значение через определенный интервал времени.
Переменная имеет значение время жизни. Время жизни (expiration time).
Переменная может инициировать обратную цепочку рассуждения в правилах (параметр может инициировать только прямую цепочку рассуждения).
В системе G2 переменная может иметь одновременно два значения: текущее и модельное.
Для каждой переменной или параметра могут быть указаны: текущее значение, значение в заданный момент времени, среднее значение за интервал времени (average), интеграл по интервалу времени, интерполяция значения в заданный момент времени (interpolated value), максимальное или минимальное значение за интервал, количество собранных значений за интервал, скорость изменения значения в течение заданного интервала, стандартное отклонение в течение заданного интервала (standard deviation).
Основные атрибуты: Last-recorded-value (текущее значение), Validity interval (время жизни), Default-update-interval (интервал обновления значений), Data-server (история данных), Formula (формула), History-keeping-spec (специф. истории).
Исполняемые утверждения базы знаний G2.
При работе в реальном времени возникает множество событий. Поведение приложения задается исполняемыми утверждениями: действия (actions), процедуры (procedures), методы (methods), правила (rules), формулы (formula), выражения (expressions), функции (functions). По умолчанию в правилах действия выполняются параллельно, а в процедурах и методах последовательно.
Start <имя процедуры> - запуск процедуры <имя процедуры>.
In order – пишется в правилах, если необходимо выполнять действия последовательно.
Формулы – одни из исполняемых утверждений, используются как функции, могут быть записаны в аналитической и табличной формах.
Правила базы знаний системы G2. Построение и способы инициализации.
Правила составляют основную часть базы знаний G2.
Они являются веткой item-statement – rule.
Правила делятся на категории.
if
initially
unconditionally
when
whenever
IF – самое универсальное правило, вызывает прямую/обратную цепочку правил, может быть сканировано через интервал.
FOCUS запускает правило, относящееся к конкретному объекту или группе правил/объектов.
INVATE – правило определенной категории, заранее указанной пользователем.
IF не участвует в обработке события.
INITIALLY – эти правила запускаются при инициализации рабочего пространства, на котором они созданы.
Каждое правило помещается:
If the level of tank 1 < empty level of tank 1 then conclude that states of tank 1 is empty
WHEN – это IF, которому запрещено участвовать в прямой и обратной цепочке. Делает сканирование, focus, invate.
WHENEVER – «как только». Правило обрабатывает события. Около 10 событий (создание, уничтожение, передвижение и т.д.).
Способы инициирования правил:
прямая цепочка: по изменению значения переменной в условии (if…);
обратная цепочка: требуется значение какой-либо переменной из другого правила;
сканирование через интервал;
focus
invate
событие (whenever).
|
Способы инициализации |
if |
initially |
unconditionally |
when |
whenever |
|
+ |
|
|
|
|
|
+ |
+* |
+ |
|
|
|
+ |
|
+ |
+ |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
+ |
|
+ |
+ |
|
|
|
|
|
|
+ |
* - поиск значений возможен для других правил
Все операции с правилами производятся параллельными потоками.
Любое правило создается как объект класса rules.
Связи и отношения в системе Г2. Принципы визуализации схем
В системе предусмотрено два типа связей: связи типа соединений (connection), они показываются на экране. И так называемые отношения (relations) – логические связи. На экране могут быть представлены соединениями.
Чтобы сформировать соединения, нужно создать отростки: stubs. Соединения устанавливаются между отростками, обладают следующими свойствами: эластичности, направления и стиля. Две метрики: orthogonal и diagonal. Свойство эластичности заключается в том, что мы можем перемещать по экрану объекты, связи будут изгибаться. Кроме этого, может быть задан стиль связи. Связь может иметь внутреннюю структуру.
Отношения создаются так же, как и все экземпляры отношений, но в них должны участвовать как минимум два класса (две сущности).
Class 1 ----- Class 2
Указывается так же тип множественности отношений:
1:1 one to one
1:М one to many
M:1 many to one
M:N many to many
Отношение может обладать свойством обратности и симметричности (взаимоисключающие друг друга виды отношений).
Связи типа отношений устанавливаются между следующими категориями: класс-класс, объект-класс, объект-объект.
В
се,
с чем манипулируетG2,
является объектами некоторых классов.
Каждый из классов имеет визуальное
обозначение на рабочем пространстве.
Изображение класса:
Класс – это множество объектов, обладающий множеством свойств и поведений
Классы выстраиваются в иерархию.
Классы оделяться на встроенные (build-in) и создаваемые пользователем.
В иерархии классов частными примерами классов и объекты.
Класс имеет специфические свойства (class-specific attributes)
Все классы, кроме корневого, должны иметь instance
Для каждого класса задаются основные параметры: имя (class name), класс ближайшего внешнего уровня (super class), специфические для класс атрибуты (class-specific attributes), пиктограмма (icon), отростки для соединения пиктограмм между собой (stubs)
И
зображение
объекта:
Пример: Address
Boston
OFFICE
Chicago
OFFICE-1
Huston
San-Francisco
Преимущества объектно-ориентированной технологии
Уменьшение избыточности базы знаний и библиотеки знаний. Знания хранятся в виде описания определений классов. В системе хранятся только отклонения от суперклассов.
Уменьшение общего количества процедур, правил и формул за счет общности использования.
Естественная для человека форма описания сущности.
Для того, чтобы задать класс, нужно задать его описание Class definition. Само описание так же является объектом класса. Рассматривается общий класс описания Definition.
Самым верхним корневым классом, от которого происходят все классы, является:
i
ntem-or-value.
Item (все остальные классы) value(все типы данных)
Address
Super class Network type
OFFICE
SMALL-OFFICE MEDIUM-OFFICE LARGE-OFFICE