Расчетно-логические системы

Дают возможность конечному пользователю решать на компьютере свои задачи, давая их содержательные описания и определяя значения исходных данных без программирования процесса решения задачи. Эта технология пригодна для хорошо структурированных предметных областей.

Общая схема функционирования расчетно-логической системы показана на рисунке 5.12.

пользователь

исходные данные, результирующие

команды данные

описание

модели

инженер по знаниям

Рисунок 5.12 - Схема расчетно-логической системы

Функционирование расчетно-логической системы складывается из этапов создания и работы. На этапе создания ИТ-специалистом формируется описание предметной области и в виде некоторой нотации через интерфейс передается в модуль создания модели, который трансформирует полученное описание в некоторую БЗ. Для представления знаний используется функциональная семантическая сеть, которая

может формироваться самим пользователем с помощью специальных входных языков. Такая сеть содержит вершины двух типов:

- вершины-параметры, подлежащие вычислению или задаваемые;

- вершины-отношения, определяющие функциональные отношения между параметрами – R(x₁, x₂, …, x_n). Отношение имеет разрешение (возможно, не одно), например, x₁ = R(x₂, …x_n), x₂ = R(x₁, …x_n), … x_n = R(x₁, x₂, …,x_n-1).

На этапе работы пользователь формирует запрос на решение некоторой задачи и передает исходные данные для этого. Планировщик на основе модели предметной области формирует программу для решения задачи, а модуль решения эту программы выполняет. Результаты решения передаются пользователю. Для упрощения работы интерфейс может быть выполнен с использованием лингвистического процессора, принципы функционирования которого рассмотрены выше.

Ключевым блоком является планировщик решения прикладных задач.

Пусть семантическая сеть изображает предметную область – треугольник на плоскости (рисунок 5.13).

Рисунок 5.13 – Графическое изображение моделируемой предметной области

Введенные на рисунке параметры, а также площадь s и периметр p треугольника связаны рядом аналитических соотношений, хорошо известных из тригонометрии. Совокупность параметров и упомянутых соотношений позволяет сформировать функциональную семантическую сеть рисунка 5.14.

Каждое из отношений имеет разрешения по каждой из переменных-аргументов, представленные в виде программных модулей. Например, для R₃:

s:=1/2*h_c*c;

c:=2*s/h_c;

h_c:=2*s/c.

Алгоритм работы планировщика рассмотрим на примере следующей задачи: пусть требуется определить площадь треугольника s по стороне с и прилегающим к ней углам a и b.

Обозначения:

- - параметр треугольника;

-

- отношения.

Рисунок 5.14 – Семантическая сеть из примера

Решение задачи:

1) определяется минимальная замкнутая система отношений, позволяющая решить задачу при условии, что исходное задание поступает в систему через блок F⁰, в котором проверяется корректность исходных данных. Для этого устанавливается взаимно-однозначное соответствие между обоими типами вершин (рисунок 5.15):

Обозначения:

- входные (исходные) атрибуты отношений;

- выходные атрибуты;

- входные (промежуточные) атрибуты отношений – удаляемые дуги.

Рисунок 5.15 – Схема соответствия между типами вершин семантической сети из примера

По этой схеме выходными переменными являются p и s, но p вычислять не надо, поэтому минимальная замкнутая система отношений состоит из отношений: R₁, R₆, R₄, R₃ и имеет вид рисунка 5.16.

Рисунок 5.16 – Минимальная замкнутая система отношений из примера

2) граф отношений преобразуется в ориентированный граф решения задачи рисунка 5.17:

Рисунок 5.17 – Ориентированный граф решения задачи из примера

3) синтезируется рабочая программа решения задачи из цепочки программных модулей (рисунок 5.18).

Рисунок 5.18 – Схема рабочей программы из примера