Архитектура комплекса инструментальных средств управления информационного роботизированного комплекса

Архитектура инструментальных программных средств

Основным модулем динамической интеллектуальной системы (далее просто система) (рисунок 9.) является база знаний, в которой содержатся знания, планы, цели функционирования динамической интеллектуальной системы. В системе принят гибридный метод представления знаний, который сочетает системы фреймов и продукционные системы [14, 15].

Модуль анализа и управления анализирует состояния предметной области, моделирует процессы, протекающие в среде, осуществляет динамический вывод, формирует текущие цели системы, и на основе планов в базе знаний моделирует целенаправленное поведение системы.

Модуль интеллектуального планирования осуществляет прогнозирование состояния системы, на основе которого синтезирует план действий по достижению текущих и глобальных целей. Формируемый план обладает устойчивостью к незначительным изменениям в динамической среде. В терминологии системы, план - это последовательность правил управления, выбираемая системой, исходя из её основных и текущих целей, информации о текущем состоянии среды и динамике её изменения. Исполнение плана приводит систему в состояние, в котором либо достигается основная цель, либо некоторая промежуточная текущая цель.

Важной особенностью системы является асинхронная работа Модуля интеллектуального планирования (МИЛ) и Модуля анализа и управления (МАУ), т.е. МИЛ постоянно формирует планы целенаправленного поведения системы, в то время как МАУ исполняет их.

Текущее состояние системы отражается в рабочей памяти. В ходе работы системы, слоты свойств и событий получают некоторые значения. При этом каждое новое значение не удаляет предыдущего, то есть сохраняется история развития системы. Данные в рабочую память могут поступать:

) от внешнего интерфейса, например, в ходе опроса датчиков.

) от разработчика - через интерфейс разработчика.

) от пользователя - через интерфейс пользователя.

В начале работы системы, рабочая память содержит множество исходных фактов.

Интерфейс разработчика предоставляет графические, текстовые и языковые средства для пополнения базы знаний, создания интерфейса пользователя, внешнего интерфейса системы, настройки основных параметров динамической интеллектуальной системы под конкретную задачу, выполнения тестовых испытаний.

Внешний интерфейс позволяет получать информацию о внешней среде, например, посредством датчиков, а также влиять на среду, например, через исполнительный механизм. Внешний интерфейс может быть настроен под конкретную задачу.

Рисунок 9. - Архитектура динамической интеллектуальной системы

Средства представления знаний

Основной когнитивной структурой базы знаний является прототип.

Прототип - структура данных, представляющая класс объектов, ситуаций или процессов предметной области. В структуре прототипа декларируются свойства, события, объекты, ситуации, процессы, а также связи между ними, которые минимально необходимы для представления класса объектов, ситуаций, процессов. На множестве прототипов определено отношение наследования, что позволяет одному прототипу наследовать описание другого прототипа.

Объект - сущность, обладающая свойствами и функциональным назначением. Большинство свойств объекта на протяжении большого промежутка времени не меняется. Пример: 'стул', 'стол', 'монитор', 'комната' и т.д.

Ситуация - поименованный набор элементов предметной области и отношений между ними в текущий момент времени. Пример, 'тревога', 'брак', 'пожар', 'стабильная работа', 'столкновение' и т.д.

Процесс - описание закономерностей изменения свойств объектов. Например 'подача топлива', 'вращение турбины', 'падение объекта' и т.д.

Объекты, ситуации, процессы обладают свойствами, и с ними могут быть связаны различные события. Например, свойствами объекта (ситуации, процесса) являются такие характеристики, как цвет, масса, объём, рост, длина, а событиями объекта (ситуации, процесса) - такие характеристики, как 'включен', 'выключен', 'сломан', 'нажат' и т.д. События могут быть определены на свойствах, например, событие "повышенная температура тела человека" определено на свойстве 'температура' с областью характерных значений от 38 до 42 градусов.

По сути, декартово произведение значений всех свойств представляет континуальное пространство состояний системы, а декартово произведение значений всех событий представляет дискретное пространство состояний системы.

Формально прототип это:

Р

= <

NP

,

StrP

>;

где NP - имя прототипа, StrP - структура прототипа

StrP

: <

Attr

,

Mark

,

Inst

,

Rel

,

Rule

>;

где Attr - множество атрибутов прототипа, Mark - множество оценок прототипа, Inst - множество примеров, Rel -множество отношений, Rule -множество правил.