Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время эффективное производство
во всех отраслях экономики немыслимо без автоматизированных систем
управления, производством (АСУП) я автоматизированных систем
управления технологическим процессом (АСУТП). Научно-технической
Зазой для создания новых поколений АСУП и АСУТП являются, среди
прочих, новые технологии обработки информации, ~ разрабатываемые в
рамках исследования по проблемам искусственного интеллекта (ИИ).
Эдин из важных классов систем обработки информации на основе таких
технологий получил название экспертных систем (ЭС). Их
«зпслъзованиэ открывает возможности как г>ффективного решения
тринципиальчо новых производственных задач, так и достижения нового
сачэства в решении традиционных. Многие из этих- задач требуют
;зо9~о решения в режиме реального времени. Поэтому возможности
іспользсвания ЭС в перспективных системах управления и реализация
и преимуществ в сравнении с традиционными системами обработки
шформад"-;;; сопряжены с. необходимостью создания зысоко-
фоизводительных. вычислительных средств, отвечающих жестким
рэбованиям по весогабаритным и надежностным характеристикам.
юэможности Применения для этих пелеа ЭБМ традиционной архитектуры
граничены ввиду недостаточное приспособленности суцэсчзуйщзг
ппаратуры ЭВМ для реализации операция, составляющих основу
аствиа, выполняемых ЭС. Все это свидетельствует о необходимости
эзработкя новых архитектурных и. схемотехнических рошениа
ьгчислительных средств, обладающих высокой технологичностью их
роизводства и ориентированных на использование технологии
кспертных систзм для обработки информации в сжггемях управления
?элыюго нромеїіи.
«3
В связи с этим в диссертационной работе поставлена и решена актуальная научно-техническая задача по разработке аппаратных средств продукционных экспертных распознающих систем применительно к системам функционального диагностирования сложных технических систем на примере вычислительных комплексов перспективной системы управления.
Предмет исследования составляют способы организации баз знаний и механизмы логического вывода в экспертных системах, предназначенных для решения задач в режиме реального времени.
^ Цель исследования заключается в определении возможностей и поиске путей разрешения противоречия между объективной вычислительной сложностью алгоритмов функционирования экспертных систем и реальными возможностями ЭВМ традиционной архитектуры ва счет аппаратной реализации в едином функциональном базисе компонентов экспертные систем, главным образом определяющих время поиска решения задач.
В соответствии с указанной целью в диссертации ставились и решались следующие основные задачи:
I) обосновать и выбрать структуру аппаратных, средств для продукционных акспертных систем реального времени;
.2) обосновать и определить единый функциональный базис, обеспечивающий создание высокопроизводительной аппаратуры в сочетании с высокой степенью однородности и регулярности ее связей, т.е., технологичностью;
3) разработать алгоритмы параллельного поиска решений в ЭРС в рамках выбранного функционального базиса;
4) обосновать состав и разработать структуру базового элемента аппаратуры- обеспечивающего его реализацию средствами дискретной техники;
5> обосновать и разработать состав и структуру программного 4
обеспечения ЭРС,' реализованных аппаратно;
6) обосновать критерии и оценить эффективность использования аппаратных средств ЭРС.
Методика исследования включает анализ существующих мотодов представления знаний в экспертных системах и способов параллельного поиска решения, а также разработку новых способов и выбор структуры вычислительных средств с учетом требования современных технология изготовления БИС и СБИС. Она базируется на применении матемэтическоя логики, теории формальных систем, теории графов, теории множеств, теории нечетких множеств, теории вычислительных систем.
На зашиту выносится структура базового рлоиента аппаратуры с трэстраиБэемоЯ структурой в виде двумерной решетки, предназначенной да поддержки экспертных раопоанавшіа листом реального времени.
Научная новизна результатов исследования состоит в следующем.
-
Впервые предложено описание параллельных алгоритмов $ункци.". 'l рованиА экспертных систем продукционного типа на сокова эдино'го класса функция, используемого, в качестве функционального Зазисэ в аппаратуре, реализующая такие экспертные системы. При этом звояства функция выбраны исходя из требования максимальной простоты їх аппаиатноя реализации.
-
Разработан комплекс математических моделей, описыьж^их процессы редукции базы знаний и поиска решения в продукционные зистемах, построенных на основе пропозициональных классического и гаогознэчног'о исчисления, а также на основе исчисления первого гарядка. В отличиэ от известных, эти модели реализованы з рамках албраызого функционального базиса и разрабатывались с цзлыо рэтижэния мкею/.эдьчо возможного рэспэралтэдиткия выполняемых шэрадая. Разрабоганныэ модели описызчют фуннцшшироБан;х> элсмоктса
аппаратуры и представляют собой конечные множества булевых функции и могут быть непосредственно реализованы средствами ' цифровой (дискретной) техники.
Новизна, полезность и существенные отличия разработанных технических решений подтверждены государственное научно-технические зкопертизой изобретения.
Практическая ценность работы. Степень проработки структуры базового ьлемента аппаратных средств ЭС обеспечивает изготовление работоспособных акэемшшров аппаратуры в вида компактных приборов нз оупрствующвм технологическом оборудовании без дополнительных требование к технологии их изготовления. Такие приборы могут - біль оформлены в виде логического сопроцессора практически для любой ЭВМ или микропроцессор*. Универсальность разработанных аппаратных средств обусловливает возможность их использования в системах обработки информации для решения широкого круга практических задач реального времени.
Реализация. Основные результаты исследования использованы а ЦНПО "Вымпел" при разработке системы функциональной : диагностики вычислительной системы ассоциативной г селективной обработки данных в рачках работы "модуль-3".
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на научно-техническом семинаре и четырех научно-технических конференциях.
Публикации. Материалы, отражающее содержание работы, опубликованы в четырех отчетах о НИР и четырех описаниях изобретения.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка литературы и приложения. Она изложена на 22В машинописных листах, содержит 4 таблицы 6
23 рисунка , библиографию из 100 наименования, 9 листов приложения.