Введение к работе
Актуальность работы определяется тем. что алгоритмические, программные и технические средства обработки информации ориентируются на процессы принятия решений в разных прикладных областях вычислительной техники. Сегодня доминирующими инструментальными средствами принятия решений являются интеллектуальные системы, в которых основным видом данных служит символьная информация в ее противопоставлении числовой информации. Обработка символьной информации (ОСИ) имеет специфические особенности, которые обуславливают потребности в создании новых принципов обработки и архитектур ЭВМ. поскольку массовая вычислительная техника эффективно применяется преимущественно при обработке числовой информации.
В процессах ОСИ используются два подхода. Первый из них
базируется на алгоритмах, в второй - на исчислениях. Алгорит
мическая реализация исчислений на ЭВМ с неймановской архитек
турой приводит к непродуктивным затратам времени и памяти, что
существенно ограничивает области применения исчислительных мо
делей в задачах принятия решения при наличии жестких временных
ограничений. В связи с этим возникает актуальная проблема соз
дания эффективных исчислительных моделей и аппаратных средств
для их реализации. ,
Работа выполнена в рамках международного проекта "Технические системы обработки символьной информации и изображений" (распоряжение Госкомвуза РФ от 19.02.93 N10. Результаты работы использовались при выполнении госбюджетной НИР Курского политехнического института (тема "Разработка и исследование характеристик процессорных элементов систем обработки символьной информации" от 16.03.92 N 10-36-41)
Целью работы является исследование ветвящихся конструктивных процессов, создание их эффективного генератора в виде универсального продукционного исчисления со стратегией безвозвратных выводов и разработка мультипроцессора, реализующего исчислительные системы продукций для решения задач ОСИ.
Задачи научного исследования :
-
разработка стратегии безвозвратных выводов:
-
создание продукционного исчисления на основе стратегии безвозвратных выводов и исследование его дескриптивных и метрических возможностей;
-
создание абстрактной машины-генератора (исчислительной
машины) и технических решений устройств поддержки исчислитель-ных систем продукция на ее основе;
4) разработка алгоритмов работы, структуры и функциональных блоков мультипроцессора для реализации исчислительных систем продукций.
Методы исследования базируются на теории алгоритмов, теории алгорифмов А.А.Маркова, математической логике, в том числе и конструктивной, на теории математического вывода, прикладной теории цифровых автоматов, теории проектирования ЦЭВМ.
Научная новизна работы состоит в следующем.
-
Разработана стратегия безвозвратных выводов, обеспечивающее быстродействующую генерацию ветвящихся конструктивных процессов по альтернативным путям в дереве вывода, что создает предпосылки для создания высокопроизводительных устройств.
-
Создано продукционное исчисление с неединичным классом исполнителей, использующее стратегию безвозвратных выводов. предлагается новые синтаксис и семантика продукции.
-
Построена абстрактная машина-генератор ветвящихся конструктивных процессов на основе предлагаемого продукционного исчисления с безвозвратными выводами.
-
Предлагаются технические решения мультипроцессора для реализации исчислительных систем продукций, алгоритмы и функциональные блоки реализации базовых операций (поиска вхождения образца, подстановки) и вспомогательных устройств.
Практическая ценность работы.
Построенные продукционное исчисление с безвозвратными выводами и мультипроцессор открывают возможности эффективного решения разноплановых задач, к числу которых относятся поисково-переборные задачи искусственного интеллекта, с одной стороны, и задачи дискретной оптимизации - с, другой.
Моделирование работы мультипроцессора и анализ временных показателей его работы позволили выделить потенциально "медленные" функциональные узлы: арбитр, блок преобразования кода и сумматор. Предлагаемые технические решения этих узлов могут использоваться не только в разработанном мультипроцессоре, но также в ассоциативных процессорах, в системах ОСИ, в арифметико-логических устройствах при обработке числовой информации.
Созданная абстрактная . машина-генератор ветвящихся конструктивных процессов дает возможность разрабатывать не только
технические, но также - программные средства для многопроцессорных систем при решении широкого круга задач, в том числе задач структурного распознавания образов. На защиту выносятся следующие положения:
-
стратегия безвозвратных выводов с использованием принципа избыточного копирования данных и структура модифицированной марковской продукции;
-
продукционное исчисление на основе безвозвратной стратегии и обоснование тождественности предлагаемого исчисления марковскому алгорифму с канонической схемой управления:
-
абстрактная машина-генератор ветвящихся конструктивных процессов:
-
алгоритмы работы, структура и функциональные схемы мультипроцессора, а также арбитра, преобразования кода и сумматора для реализации исчислительных систем продукций;
-
результаты моделирования работы мультипроцессора.
Реализация и внедрение результатов исследования. Результаты диссертационной работы нашли применение при выполнении госбюджетных НИР КурГТУ. внедрены на заводе АО "Счетмаш". а также в учебный процесс КурГТУ.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на всесоюзной конференции "Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации" (Курск. 1993 г.). конференциях: "Тезисы докладов юбилейной конференции ученых Курского политехнического института"(Курск. 1994. г.) и "Труды юбилейной научной конференции" Часть 2. (КГГУ. Курск, 1995. ). а также на 2-ой международной конференции "Распознавание-95и. (Курск. 1995 г.).
Публикации. Результаты, полученные в диссертационной работе, нашли отражение в трех печатных работах и двух положительных решениях о выдаче патентов на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений, изложена 129 на страницах (основного текста), содержит 39 рисунков. 17 таблиц. 80 наименований библиографии, ft/0 страниц приложений, всего страниц -2ф$-
