Моделі, реалізація та дослідження інтерпретатора баз знань

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми та доцільність дисертаційної роботи, сформульовано мету і завдання дослідження, визначено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів. Зазначено зв’язок дисертації з науковими програмами, наведено відомості про апробацію роботи, публікацію основних результатів і структуру дисертації.

У першому розділі проаналізовано: загальну структуру СОЗ; особливості проблемно-орієнтованих (Lisp, Prolog, Smalltalk, Мир, Рефал), універсальних (із спрощеним та складним набором команд) та гнучкої архітектур підтримки мов штучного інтелекту; виявлено переваги та недоліки відомих архітектур; проаналізовано причини переходу від проблемно-орієнтованих до універсальних архітектур СОЗ.

Головними причинами перегляду фон-нейманівської архітектури (універсальної архітектури) та виникнення проблемно-орієнтованих архітектур були: постійне збільшення вартості програмного забезпечення; необхідність розширення функціональності програм, які потребували високої надійності при обробці даних; висока складність розв’язуваних задач та складність забезпечення їхнього паралельного виконання; труднощі обміну даними між процесором та основною пам’яттю; стрімкий розвиток інтегральних технологій.

Найсуттєвішим фактором ускладнення розробки програмного й апаратного забезпечення є наявність великого семантичного розриву між поняттями операцій і їх об’єктів у мові програмування високого рівня та поняттями операцій і їх об’єктів, які визначаються архітектурою комп’ютера. Одним із перших рішень щодо розв’язку проблеми семантичного розриву було створення тегового комп’ютера, головною особливістю якого є врахування специфіки організації даних у пам’яті, в якій кожний тип даних містить свій окремий атрибут (тег). Інший напрямок – це архітектури комп’ютерів із інтерпретацією програм, написаних на спеціальній мові високого рівня. До цього напрямку відносяться Мир, Lisp, Prolog, Рефал комп’ютери. Також слід відзначити редукційні та потокові архітектури.

На сьогодні більшість СОЗ використовують апаратні платформи на базі універсальної архітектури, головними недоліками яких є відсутність: 1) обробки символьних даних; 2) спеціальних команд обробки списків; 3) використання стекової пам’яті для пошуку даних по бінарному дереву із застосуванням рекурсивної функції; 4) механізмів паралельного доступу до пам’яті; 5) використання тегових структур даних; 6) апаратних засобів обробки невизначеностей та перебору із поверненням.

Розвиток технологій програмованих логічних інтегральних схем дозволяє швидко та дешево реалізувати системи із специфічною архітектурою. У зв’язку із цим актуальною є науково-технічна задача дослідження і розробки алгоритмів проектування структури і реалізації апаратного інтерпретатора баз знань підвищеної продуктивності за рахунок реалізації набору спеціальних команд.

У другому розділі визначено головні напрямки досліджень щодо розробки універсальних та проблемно-орієнтованих архітектур; визначено основні шляхи підвищення продуктивності КС; проаналізовано існуючі алгоритми розширення набору команд процесора; наведено визначення основних понять СОЗ; запропоновано вдосконалений процес проектування структурної моделі системи.

Найбільші складності при розробці системи пов’язані із початковим етапом проектування – це етап розробки специфікації системи. В літературі широко відомі формальні підходи до розробки системи на основі поведінкової моделі, однак вони потребують вдосконалення [4], зокрема, відносно розв’язку задачі мінімізації числа процесів системи та організації міжмодульного інтерфейсу мінімальної вартості.

Задача дисертаційної роботи зводиться до розробки процесу проектування проблемно-орієнтованих апаратних засобів із підвищеною продуктивністю обробки баз знань.

Узагальнена функціональна структура СОЗ складається із (рис. 1): бази знань, транслятора бази знань, інтерпретатора баз знань, інтерпретатора термінальних програм, словника понять, вхідного та вихідного масивів даних. Транслятор перетворює текстовий опис бази знань у машинний; інтерпретатор баз знань здійснює логічний вивід наслідків бази знань, представленої у машинній формі; інтерпретатор термінальних програм виконує процедури над даними на замовлення інтерпретатора баз знань. Вхідний та вихідний масиви містять вхідні та вихідні дані відповідно. Словник понять є впорядкованою послідовністю пар записів у складі символьного імені поняття та початкової адреси у базі знань машинного опису цього поняття.