CC BY
42
обработки рассчитанных скоростных полей в одной из простейших конфигураций комнаты с входным и выходным коробами вентиляционной системы.
В заключение отметим, что, используя созданную распределенную вычислительную систему, можно проводить моделирование сложных вихревых течений на основе современных методов вычислительной гидродинамики. Разработанная система доступна в сети Internet (http://seliger.tversu.ru). РИВС содержит вычислительные ресурсы для решения термогидродинамических задач, базу данных калибровочных расчетов (регистрационный номер государственного регистра баз данных - 0229805158). Создана библиотека автоматического построения графического интерфейса пользователя. В вычислительную систему интегрированы решатели ABCREAD, SINF и CDF. Для каждого решателя разработаны сетевые предметно-ориентированные графические средства подготовки и анализа расчетных данных.
Работа по созданию РИВС проводится при поддержке РФФИ (грант № 02-07-90049).
Список литературы
1. Goriatchev V., Balachov M., Rykov D. Net Informational and Computational System for CFD Researchers // CIE Proceedings of DETC'01, 2001 ASME Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference September 9-12, 2001, Pittsburgh, Pennsylvania, USA, pp. 1-5.
2. Goriatchev V., Ivanov N., Smirnov E., Ris V. CFD-analysis of secondary flows and pressure losses in a NASA transonic turbine cascade // Conference on Modelling Fluid Flow (CMFF'03), The 12th Event of International Conference Series on Fluid Flow Technologies Held in Budapest, Conference Proceedings, Volume II, Hungary, September 3 - 6, 2003, Ed. By T. Lajos, J. Vad, Department of Fluid Mechanics of Budapest University of Technology and Economics, Budapest, 2003, pp. 12511258.
3. Smirnov E., Smirnov P., Ivanov N., Abramov A., Yaku-bov S. DNS and RANS/LES-computations of complex geometry flows using a parallel multiblock finite-volume code // Parallel Computational Fluid Dynamics, May 13-15 2003, Book of Abstracts, Moscow, Russia, 2003, pp.132-135.
ИНСТРУМЕНТАРИЙ ВОПРОСНО-ОТВЕТНЫХ РАССУЖДЕНИЙ В КОРПОРАТИВНОЙ СРЕДЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
П.И. Соснин
Развитие природы является неисчерпаемым источником решений для подражания, среди которых особое место занимают опыт + интеллект. Вот уже почти полвека это решение и его отдельные аспекты пытаются воплотить технически в искусственном интеллекте. Каждую из таких попыток логично сопоставлять с сущностью интеллекта, то есть с той основной нагрузкой, которую на него возложила природа. Такое сопоставление способно не только указать на правомерность использования спецификации искусственный интеллект, но и выполнить эвристическую функцию. К сожалению, такие сопоставления обычно не проводятся, в результате чего словосочетание искусственный интеллект используется как название предметной области, которая состоит из научных и технических задач, достаточное количество которых к интеллекту не имеет даже опосредованного отношения. Название искусственный интеллект в настоящее время выполняет функцию собирательного термина, от употреблений которого не требуют обязательного наличия аналогий с сущностью интеллекта.
По глубокому убеждению автора, пытаясь подражать естественному интеллекту, следует
оценивать работы по искусственному интеллекту на их аналогии интеллекту, причем, в первую очередь, на функциональном уровне. На этом уровне природа возложила на интеллект функции самоорганизации, саморазвития, передачи и использования внегенетической составляющей опыта. Для реализации таких функций в интеллекте каждого человека формируется и используется специфическая система средств и активностей, среди которых принципиальное место занимает вопросно-ответная активность. Она обслуживает доступ к опыту и его развитие.
Ниже представляется ряд технических решений, в основе которых лежит вопросно-ответная активность интеллекта и ее моделирование. Решения ориентированы на их применения в автоматизированном проектировании и нацелены на работу с опытом и его моделями, причем с позиций их развития. Решения выполняют функции компьютерной помощи для естественного интеллекта. Они доведены до разработки специализированного вопросно-ответного процессора с клиент-серверной структурой, обслуживающего концептуальную деятельность в группе проектировщиков.
В последние годы наблюдается всевозрастающий интерес к вопросно-ответным процессам, технологиям и системам (к так называемой QA-проблематике). Наиболее важные и интересные научно-практические результаты получены в таких предметных областях, как: поиск релевантной информации в распределенных, мультимедийных, мультиязычных и многоагентных средах [1,2]; автоматизированное обучение в традиционном и дистанционном образовании [4]; автоматизированное проектирование, решение задач и принятие решений в различных областях и условиях [5,6]. Но, как отмечается в [3], «несмотря на более чем 40-летнюю активность в исследовании и использовании QA, мы только приступили к освоению вопросно-ответных явлений в различных областях». Важные направления исследований и разработок QA указаны в обзоре [3], таксономия и классификация вопросов и ответов детально представлены в [2], вопросно-ответные логики раскрыты в [6]. В Интернете активно увеличиваются англоязычные информационные ресурсы по QA-проблематике, чего не скажешь о русскоязычных Интернет-ресурсах и об интересе к этому вопросу в России.
Представим результаты исследований и разработок инструментально-технологической поддержки вопросно-ответных рассуждений в автоматизированном проектировании, исходящие из следующих основных предпосылок.
1. В числе позитивных результатов конкретного процесса проектирования Р^) обычно присутствуют приращение опыта 5Е(1;) проектировщиков и совокупность новых моделей {ЕМу} опыта Е(1), в число которых входят и модели, материализуемые в объекте проектирования.
2. Процесс проектирования Р^) на интервале своего исполнения [10, 1к можно явно нацелить не только на создание объекта проектирования, но и на развитие опыта Е(0 от исходного структурно-функционального состояния Е(10) до состояния Е(1к), в результате чего в состав опыта Е(0 будет включено очередное приращение 5Е(1)
3. Для указания на потребность в приращении 8Е(0 и для управления развитием опыта Е(1) на составляющую 5Е(1) интеллект использует то, что получило название вопрос. За природно-искус-ственным феноменом вопроса стоит специфическая функциональность интеллекта, проявляющая себя в попытках применить опыт. В конкретной деятельностной ситуации, требующей от индивида реагирования, вопрос появляется тогда, когда имеется рассогласование между опытом, который необходим для реагирования, и опытом, которым индивид обладает. Наличие рассогласования является причиной появления вопроса.
4. Относя вопросы к природным явлениям определенного типа, необходимо указать, каким образом такие явления обнаруживаются, идентифи-
цируются и описываются (кодируются). Представление вопроса на конкретном языке является его знаковой моделью, выполняющей требуемые функции в рамках рассуждений. Информационными источниками для построений знаковых моделей вопросов способны служить коды рассуждения (тексты и речь), используемые человеком (коллективом) в процессе деятельности. Вопросы оставляют явные и неявные следы в текстах и речи.
5. Наличие рассогласования (вопроса) указывает на необходимость его отработки через построение подходящего ответа. Ответы на вопросы развивают опыт, переводя его из одного структурно-функционального состояния в другое.
6. Реальность взаимодействий проектировщика с опытом в процессе проектирования такова, что порождаемые им вопросы и ответы образуют совокупности, связанные системой отношений, в частности, деятельностных отношений, вопросно-ответных и причинно-следственных отношений. Взаимодействия с опытом осуществляются в формах вопросно-ответных рассуждений (QA-рассуж-дений), регистрация которых приводит к вопросно-ответным протоколам (QA-протоколам) исполняемой работы.
Объектно-ориентированные представления
На основании сказанного автором разработана система методов и средств кодирования, преобразований и анализа вопросно-ответных взаимодействий (QA-взаимодействий) с опытом и его моделями, ориентированная на ряд положительных эффектов от их применения в автоматизированном проектировании. Применения системы включают в процесс работы коллектива проектировщиков инструментально-технологическую поддержку их рассуждений, регистрируемых в QA-прото-коле, по следующей обобщенной методике.
1. Текст технического задания на проектные работы преобразуется в текст Т0, содержащий наиболее важную информацию об исполняемом проекте (не более 3-х предложений).
2. Текст Т0 используется как информационный источник множества вопросов {01}, которые извлекаются из Т0 и представляются в виде текстов {Т^)}.
3. Действия пункта 2 исполняются для каждого текста Т^) множества {Т^)}, в результате чего формируется множество вопросов Шу} и их кодов {Т(0у)}. Действия пункта 3 используются для проверки корректности кодировки вопросов и для выбора из множества Ш^иШу} подмножества {0к} для их применения в очередном шаге пошаговой детализации. Оставшиеся вопросы откладываются для их включения в обработку на соответствующих им шагах пошаговой детализации.
4. Для множества вопросов {0к} формируется множество ответов {Ак} и их текстов {Т(Ак)}, а информация об этих множествах и их элементах регистрируется в вопросно-ответной базе проекта.
5. Каждый текст Т(Ак) обрабатывается как текст Т0.
6. Цикл п. 2-п. 5 повторяется до тех пор, пока не завершатся работы над проектом.
Представленная методика упрощенно демонстрирует динамику вопросно-ответного протоколирования, в результате которого формируется QA-протокол, содержащий оперативную проектную документацию. В число скрытых деталей методики входит, например, выбор очередности действий с элементами множеств вопросов и ответов. Но даже такая обобщенная информация о протоколировании и его результате позволяет ввести и использовать следующие полезные интерпретации.
• Если конкретный процесс проектирования рассматривать как экспериментальное исследование, то в QA-протоколе регистрируется первичная измерительная информация об этом процессе и об управлении этим процессом.
• Содержимое протокола представляет конкретное практическое рассуждение, которое открыто для исследований, нацеленных на приобретение знаний о рассуждениях и вопросах как феноменах природы.
• Каждый из зарегистрированных вопросов и ответов допускает его интерпретацию как события, существенного для процесса проектирования и используемого в нем рассуждения, что позволяет представить протокол в виде сети событий, упорядоченных во времени.
• С позиции компьютерной реализации протокол вкладывается в структуру данных ^А-структуру) с практически полезной системой операций. Такая интерпретация открывает для заимствований опыт программирования и вычислительной техники. Основой для заимствования является графовое представление QA-протокола (рис. 1), структура которого изменяется во времени, например, по представленной выше методике. Через специализированную структуру данных и был произведен переход к системе QA-объектов, к идее QA-процессора и QA-приложений.
Указанная система интерпретаций является богатым источником спецификаций для построения объектно-ориентированного представления вопросно-ответного процесса. Она привела автора к разработке системы объектов, основой которых являются QA-протокол как целое, его структуризация и преобразования.
В разработке спецификаций объекта QA-про-токол было принято решение связать его целостность с объектом задача, что позволило структурировать процесс проектирования на уровне за-
Вопросно-ответое протоколирование
QA-протокол
3
»0-► А,
—►Ой-► А,
►Он "
►Оь-► А,
-> Аг
—► 021-► Аг
—► 022-► А2
' ' А2
о
02п
►0р-► Ар Ар,
—•• 0р,-►
Система классов
ЗДК,)
QA-процессор
QA-приложения
Рис. 1. Вопросно-ответная деятельность
дач, каждая из которых представлена через ее QA-протокол. В то же время объект задача интерпретируется и специфицируется как тип объекта вопрос с присущей типу системой операций. Каждый вопрос задача порождается в рамках определенного QA-протокола и извлекается из него, порождая подчиненный QA-протокол.
Каждый QA-протокол состоит из связной совокупности вопросов и ответов, представления которых определяются их типами. Для вопросов различаются типы проект, задача и запрос. Для ответов определены следующие типы: ответ, идея-гипотеза, сценарий, формула, решение, алгоритм, теория и документация. Каждый из типов специфицирован объектно-ориентированно.
С текстовыми представлениями связана совокупность объектов, ориентированная на задачи редактирования (в том числе согласованного, с использованием феномена внимания), предикативного анализа и обработки, прологоподобной формализации и семантической графики.
К числу объектов, порождаемых с помощью преобразований QA-протоколов и их фрагментов, отнесены: объекты содержательно-эволюционная QA-теория и фрагмент содержательно-эволюционной QA-теории; объекты событийная QA-сеть, последовательность QA-событий и картина QA-событий; объекты сетевой QA-график и QA-сеть Петри.
Вопросно-ответный процессор
Представленная совокупность объектов была использована для реализации специализированного процессора (QA-процессора), ориентированного на его применения в корпоративной среде автоматизированного проектирования сложных систем. Его основные функции связаны с:
- доступом к компьютерным моделям опыта, размещенным в вопросно-ответных базах данных проекта, в формах, согласованных с привычными
0
0
А
Paradox Interbase Lotus Notes
Модуль настройки на оргструктуру
MS Access
Конфигуратор
Вопросно-ответная БД
ж
Рис. 2. Структура QA-процессора
для человека механизмами доступа к опыту и его моделям;
- включением в управление проектированием дополнительных управляющих эффектов, обусловленных рациональным формированием рассуждений коллектива проектировщиков в процессе их деятельности;
- введением в процессы и результаты документирования коллективной работы таких вопросно-ответных форм структуризации, систематизации и предъявления документов, которые повышают эффективность формирования документов и взаимодействия с ними;
- возможностью применения инструментов QA-процессора для поддержки (вопросно-ответных) комму -никативных процессов в коллективе исполнителей (согласование решений, их экспертиза и обоснования);
- включением в процесс проектирования сложной системы и ее обучающих режимов, использующих информационный потенциал вопросно-ответных баз данных.
В разработке QA-процессора применены компонентный подход и клиент-серверная структура (рис. 2), состоящая из трех слоев (слой баз данных, слой бизнес-логики и презентационный слой в версии «тонкого» клиента), реализованных на базе технологии MIDAS фирмы Borland.
На слой баз данных возложена функция хранилища всех данных системы (как вопросно-ответного протокола, так и учетных данных вопросно-ответной среды). Для этой цели используется один из распространенных серверов данных, выбираемый пользователем при установке системы. В настоящее время реализована и протестирована поддержка баз данных следующих типов: Microsoft Access, Interbase, Paradox, и Lotus Notes.
Библиотека работы с базой данных содержит функции, предназначенные непосредственно для добавления и модификации данных. Эти функции вызываются только сервером приложения. Для доступа к базе данных эта библиотека использует технологию ADO (ActiveX Data Object фирмы Microsoft). Поскольку QA-процессор поддерживает работу с различными серверами баз данных, дистрибутив системы содержит различные версии
библиотеки, специфичные для конкретного сервера данных. Нужная версия библиотеки устанавливается на этапе инсталляции системы в зависимости от выбранного сервера данных.
Слой бизнес-логики, или серверная часть системы, содержит в себе все функции по обработке данных и предоставляет клиентским местам доступ к данным системы. При такой реализации системы клиентские места не обращаются напрямую к данным, а используют для этих целей функции серверной части. Сервер приложения выполняет все операции по манипулированию данными, а также функции авторизатора (все методы осуществляют проверку полномочий пользователей на выполнение запрашиваемых операций).
Синхронизатор управляет модификациями данных, производимыми различными пользователями в многопользовательском режиме работы системы. Он включается в работу при запуске сервера приложения и создает объект синхронизации, состояния которого меняются при вызове функций сервера, модифицирующих данные. Компоненты системы, установленные на клиентских частях, осуществляют проверку состояний этого объекта и реагируют на изменения, обнов-
ляя данные, отображаемые на клиентских рабочих местах. При однопользовательском режиме он может быть отключен через конфигурационную утилиту.
Ведущий системного журнала является административной компонентой, регистрирующей различные события, происходящие в системе, такие как подключение и отключение пользователей, изменение учетных данных о проектах, пользователях и рабочих группах и т.п. Эта компонента может быть отключена с помощью конфигурационной утилиты.
Модуль настройки на организационную структуру предназначен для настройки коллектива на выбранную пользователем одну из типовых организационных структур предприятия. Он задает рабочие группы и распределяет полномочия для пользователей системы в соответствии с выбранной организационной структурой (штабная, линейно-штабная, командно-штабная).
К третьему звену архитектуры системы с точки зрения логики ее работы относятся: клиентская библиотека, связанная с ней библиотека синхронизирующих потоков, библиотека конфигуратора, а также собственно клиентское рабочее место пользователя системы и конфигурационная утилита настройки пользователей, рабочих групп и проектов.
Клиентская библиотека предоставляет доступ клиентским приложениям к функциональностям системы по манипулированию данными вопросно-ответного протокола. Такое промежуточное звено введено для обеспечения возможности создания различных типов клиентских мест (традиционных приложений, web-клиентов и т.п.), а также для возможности реализации приложений на языках программирования, не поддерживающих технологию MIDAS фирмы Borland.
Библиотека синхронизирующих потоков обеспечивает при помощи методов синхронизатора оперативное уведомление удаленных рабочих мест пользователей вопросно-ответной среды об изменениях просматриваемых данных, сделанных другими пользователями системы.
Конфигуратор пользователей, групп, проектов выполняет административные функции и предназначен для ведения учета пользователей системы, рабочих групп пользователей, проектов. Он также включает в себя ряд возможностей по настройке системы, таких как смена пароля суперпользователя, настройка адресов серверов приложения, синхронизации и системного журнала. Библиотека конфигуратора выполняет функции, аналогичные клиентской библиотеке, но не для QA-протокола, а для учетных данных пользователей, групп и проектов.
Рабочее место пользователя вопросно-ответной среды обеспечивает интерфейс пользователя системы, а вместе с этим и доступ ко всем
функциональностям и полезным эффектам QA-процессора. К числу базовых функций этого места относятся: авторизация и аутентификация пользователя, переключение между проектами, построение и просмотр дерева задач и гипотез, также дерева вопросов и ответов, добавление единиц QA-протокола, создание новых версий QA-единиц, просмотр информации о QA-единицах, просмотр истории формирования QA-единицы, изменение статуса QA-единиц, поиск QA-единиц.
На одном компьютере с клиентским рабочим местом обязательно располагаются клиентская библиотека, библиотека синхронизирующих потоков, а также плагины. Количество клиентских рабочих мест ограничивается лишь возможностями корпоративной сети.
В клиентском рабочем месте пользователя реализована технология плагинов, позволяя-ющая подключать дополнительные наборы команд рабочего места. Система QA-команд обеспечивает расширение базового набора функ-циональностей QA-процессора. В системе QA-команд выделяются две группы: Q-опера-ции, связанные с феноменом вопроса, и QA-операции, связанные с вопросно-ответным процессом.
Декларативно-командный потенциал QA-процессора позволяет построить и использовать ряд приложений, поддерживающих: концептуальное проектирование, в том числе формирование проектной документации; создание архива проектов и базы опыта проектной организации; обучающие режимы, нацеленные как на содержание процесса проектирования, так и на объекты проектирования в режиме их эксплуатации.
Вопросно-ответный процессор и его приложения вводят в процесс автоматизированного проектирования ряд важных позитивных возможностей, в том числе: управление проектированием за счет рационального выбора и исполнения концептуальных действий; оперативный мониторинг динамики процесса проектирования и его состояний; оперативное планирование работ в группе проектировщиков; демонстрация (с регулируемой скоростью) развития событий процесса проектирования на заданном интервале (в прошлом) и состояний проекта в заданный момент времени; персонификация событий процесса проектирования с учетом авторства и вклада в проект каждого из участников проектной группы.
Список литературы
1. Breck E., Light M., Mann G.S., Riloff E., Brown B., An-and P., Rooth M., and Thelen M. Looking Under the Hood: Tools for Diagnosing your Question Answering Engine. Proceedings of the Workshop on Open-Domain Question Answering. Toulouse, France, 2001.
2. Burger J. et al. Issues, Tasks and Program Structures to Roadmap Research in Question & Answering (Q&A). NIST 2001.
3. Hirschman L., Gaizauskas R. Natural Language Question Answering: The View from Here. Natural Language Engineering 2001.
4. Hovy E., Gerber L., Hermjakob U., Junk M., Lin C.-Y. Question Answering in Webclopedia. Ninth Text REtrieval Confer-ence(TREC-9). Gaithersburg, MD. November 13-16, 2000.
5. Vissers C.A., Scollo G., van Sinderen M. and Brinks-ma E. Specification Styles in Distributed Systems Design and Verification. Theoretical Computer Science (89), 1991.- 179206 p.
6. Соснин П.И. Человеко-компьютерная диалогика. -Ульяновск: УлГТУ, 2001.- 286 с.
УНАСЛЕДОВАННАЯ СИСТЕМА В КАЧЕСТВЕ СТАРТОВОЙ ПЛОЩАДКИ
Н.Г. Мустафин, Д.А. Подсытник, С.В. Савосин
При рассмотрении вопросов проектирования информационной системы (ИС) масштаба предприятия возникает насущная необходимость использовать всю информацию об автоматизируемом объекте настолько полно, насколько это возможно. Этому может способствовать то, что корпоративная ИС строится, как правило, не на пустом месте. К настоящему времени все крупные компании имеют достаточно развитые средства автоматизации, обеспечивающие работу предприятия. Практически в любой организации среднего и крупного уровня существует одна, а то и несколько информационных систем, которые были разработаны внутренними силами либо куплены у третьих фирм. Несмотря на то, что данные системы функционируют достаточно эффективно в течение длительного времени, рано или поздно возникает необходимость комплексной модификации ИС предприятия, и это обусловлено рядом объективных причин. Перечислим некоторые из них: нарастающая сложность поддержки ИС для обеспечения дополнительной функциональности; увеличение объемов обрабатываемых данных и (или) увеличение числа рабочих мест и, как следствие, недостаточная производительность отдельных элементов системы или системы в целом; неспособность системы обеспечить новые требуемые возможности; проблемы, возникающие при интеграции с другими ИС в рамках единого информационного пространства; появление новых технологий обработки данных (развитие аппаратных и программных средств, новые методологии); моральное устаревание ИС.
ИС, которые по тем или иным причинам перестали удовлетворять изменившимся потребностям применений, но продолжают использоваться ввиду больших затруднений, возникающих при попытке их замены, принято называть унаследованными системами (УС) [1]. Обычно такие системы характеризуются закрытостью и отсутствием возможности их пошаговой миграции в новые системы.
Несмотря на то, что современные технологии разработки ИС позволяют значительно облегчить и ускорить процесс разработки новой системы, было бы неверным начинать проектирование с нуля, без использования опыта разработки, внедрения, эксплуатации унаследованной ИС, без учета всей полезной информации, которую можно от нее получить. Это связано прежде всего с тем, что качество осуществления таких этапов проектирования ИС, как «Анализ предметной области», «Бизнес-моделирование», по-прежнему во многом зависит от полноты и достоверности предоставленной и доступной информации об автоматизируемом объекте. Поэтому УС является прекрасным источником информации о бизнес-процессах организации, источником положительного и отрицательного опыта.
Рассмотрим более подробно, каким образом УС может быть использована при разработке новой ИС. В качестве примера УС возьмем реальную ИС, ориентированную на решение задач бухгалтерского, оперативного, организационно-управленческого учета АСУ предприятия (АСУП). Данная ИС в своей основе была разработана в 1994-1996 г. и представляет собой комплекс работающих в ЛВС автоматизированных рабочих мест, решающих различные задачи. В качестве среды разработки использовалась СУБД Data-Flex 3.01 компании Data Access Corporation. Актуальность перехода на новую ИС обусловлена тем, что с учетом накопленных данных и увеличившегося числа рабочих мест производительность файл-серверной системы оставляла желать лучшего. Также, по ряду объективных причин, стало все более проблематично осуществлять функциональное развитие системы на основе данной устаревшей платформы.
Говоря о проблемах замены УС, наиболее часто рассматривают вопрос миграции накопленных за время эксплуатации данных на новую платформу. Это, естественно, важнейший и необходимый аспект, однако желательно его рассматривать
