Сетевые модели рассуждений в автоматизации проектирования Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 681.3

ПЛ. Соснин

СЕТЕВЫЕ МОДЕЛИ РАССУЖДЕНИЙ В АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Сущность и специфику автоматизированного проектирования D(t) определяет оперативный доступ к опыту проектировщика или группы проектировщиков, в том числе и к той части опыта, которая представлена в библиотеках проектных моделей и процедур. Процесс взаимодействия с опытом состоит из совокупности запросов и ответов и носит “вопросно-ответный характер”. Рациональное построение вопросно-ответного доступа к опыту вносит в процесс управления проектированием дополнительную составляющую, которую автор называет “вопросно-ответным управлением”.

Исследован и доведён до реализации подход к вопросно-ответному управле-, -зированного проектирования, причём протоколирование в вопросно-ответном стиле. По ходу такого протоколирования, проводится регистрация множеств сложившихся вопросов ^} и построенных ответов {А^, открывающих возможность для формирования и использования вопросно-ответного рассуждения (QA-

). - -тированием представлены на рис.1.

Рис.1. Вопросно-ответное управление проектной деятельностью

В обобщённой схеме управления утверждается, что функции управляющего рассогласования 5(0 выполняет вопрос, который понимается как природноискусственный динамический объект Q(t) , образованный в результате сопоставления ситуации проектирования St и опыта E, необходимого для продвижения D(t) к цели. Часть процесса сопоставления, а вернее его составляющие St и Е, наблюдаемы в форме описания ситуации Т^(0) и знакового выражения рассуждения Я(0. Возможность наблюдения рассуждения Я(0 начинается с момента регистрации его в виде вопросно-ответного протокола ^А-протокола).

QA-пpoтoкoл регистрирует ход D(t) подобно тому, как регистрируется науч, “ -цией” о процессе D(t). Так как содержимое протокола представляет рассуждение,

управляющее D(t), то “первичная измерительная информация” - это информация об используемом в D(t) управлении.

Каждая из единиц, зарегистрированных в протоколе, допускает её интерпретацию как события, значимого для ЩГ) а, следовательно, и для D(t), что позволяет считать протокол “представлением сети событий”, упорядоченных во времени.

Первая интерпретация QA-пpoтoкoлa настраивает на анализ источников пер-(“ ”, “ ”, “ -вания”) и на включение в работы с QA-пpoтoкoлaми системы методов и средств обработки первичной измерительной информации, регистрируемой в протоколе. Конкретный механизм регистрации и обработки QA-пpoтoкoлa зависит от того, для каких целей предполагается использовать результат такой работы. Использование проводимой работы в управляющих целях является всего лишь одной из по.

Представленные интерпретации взаимодополнительны при их использовании для определения спецификаций QA-пpoтoкoлoв и QA-paccyждeний.

Первичную информацию в QA-пpoтoкoлe следует регистрировать так, чтобы она представляла вопросы Qi и ответы А как события процесса проектирования. Регистрация событий в обязательном порядке содержит указания на их временные характеристики, что открывает возможность рассматривать содержимое QA-протокола как функцию времени QA(t). Протокол QA(t) шаг за шагом “р^вивает-ся” во времени (по ходу проектирования) через:

3. присоединение к нему очередного вопроса или ответ;

4. изменения содержания обрабатываемого вопроса или ответа.

В определённый момент времени t в протоколе QA(t) зарегистрировано определённое состояние проектных работ (рассуждения ЩГ), управления процессом проектирования) включающее связную совокупность вопросов и ответов S({Qi}, {А^) = S({BJ}), где BJ обозначает вопрос или ответ.

Введём аналогии между управлением шагами QA-paccyждeний и управлением процессами в операционных системах, обслуживающих многозадачные режимы. В первую очередь свяжем с каждым элементом BJ специальный управляющий атрибут со значениями:

3. “выполняется”, если BJ активизирован (обрабатывается) на текущем шаг рас-

;

4. “ожидает”, если формирование BJ ещё не достигло состояния завершённости и к обработке BJ можно будет приступить на очередном шаге рассуждений;

5. “блокирован”, если работы с BJ не завершены, т.к. они отложены до совершения определённого события или совокупности событий.

Введение аналогий позволяет провести заимствования из опыта управления процессами в операционных системах. Однако, для того, чтобы учесть специфику управления шагами QA-paccyждeний, расширим набор значений атрибута, включив в него значения:

3. “завершён”, если работы с BJ привели к состоянию, которое можно квалифицировать как достаточное для решаемой задачи;

4. “^пик”, если достичь требуемого состояния BJ не удалось и по оценкам субъекта, решающего задачу, не удастся.

Введённые значения атрибута позволяют выделить (дня любого момента времени рассуждений) во множестве ^} подмножество со значением управ-

ляющего атрибута “ожидает”. Назовём такоё подмножество “фронтом работ”. Именно из фронта работ Бг = должен быть выбран элемент BFJ для выпол-

нения очередного шага QA-paccyждeний. Решение задачи выбора элемента BFJ из

множества {BFj} для продолжения рассуждения R(t) в D(t) определяет сущность вопросно-ответного управления.

Сформулируем задачу выбора в следующем виде: для группы альтернатив {BFj}, каждая из которых задана набором характеристик, часть из которых способна выполнить роль критериев, требуется построить решающие правила, позволяющие выделить предпочтительную альтернативу.

Определимся с характеристиками альтернатив {BF} детальнее, исходя из регистрации совокупности элементов Bj как системы S({Bj}) причнно-обусловленных , ( модель GC(t) вопросно-ответного рассуждения R(t)).

В составе характеристик, в первую очередь, выделим те, которые выражают свойства элементов Bj: набор содержательных характеристик, раскрывающих понятийную сторону Bj; временные характеристики Bj как события (по крайней мере момент времени ^(Bj) начала формирования Bj и момент времени f(Bj), в который работа с Bj была прервана); набор характеристик персонификации (представляющих лицо, порождающее Bj ).

J F

В сравнениях альтернатив существенна роль не только свойств B j, но и от-

FF

ношений между элементами B j и B k. В таких отношениях особое место занимают причинно-следственные отношения и отношения агрегации. Именно отношения вносят в множество^} системные свойства. В состав отношений входят сле-:

3. Вопрос любого типа является действующей причиной соответствующего ему ответа Q(t) -> A(t) .

4. В процессе QA(t) порождаются его составные единицы и связываются в единое целое отношениями агрегации или подчинения:

Qi(t) = Qii(t) и Qi2(t) и ... и Qin(t) ,

Ai(t) = Aii(t) и Ai2(t) и ... и Ain(t),

Ai(t) = AAii(t) и AAi2(t) и ... и AAjn(t).

3. ,

числе и при построениях ответов и вопросов , а значит возможны следующие :

Ai(t) => Qj(t)

Qi(t) => Qj(t).

Исследования различных способов регистрации системы S({Bj}) и анализ информационных характеристик регистрации S({Bj}) в виде событийной сетевой модели GC(t) привели к определению совокупности критериев KC = {KCi}, согласованных с задачей выбора в вопросно-ответном управлении.

По результатам исследований разработан вопросно-ответный регистратор WIQA (Working In Questions and Answers), в котором используются следующие спецификации регистрации: дата/время регистрации Bj; дата/время начала работы с содержанием Bj; дата/время завершения работы с содержанием Bj ; продолжительность непосредственной работы с содержанием Bj (“чистое” время); тип вопросно-ответной единицы (проблема , задача Z, запрос Q, ответ на запрос A, гипотеза H, процедура-предписание Р, решение Е, мотив М, цель С и другие);имя события (краткое описание Bj); комментарий; автор; набор дополнительных параметров L, отражающих ряд качественных и количественных характеристик Bj ; уни-

кальный индекс; статус (флаги состояния), определяющий текущее состояние BJ (“выполняется”, “ожидает”, “блокирован”, “завершён”, “^пик”); идентификатор предыдущего элемента BJ-1 для BJ (для установления приоритетов выполнения

); -ние BJ (тексты, графика, файловые объекты и пр.);“досье”, включающее всю попутную информацию по теме BJ (тексты, графика, файловые объекты и пр.).

Легко согласиться, что среди названных достаточно характеристик, позволяющих проводить селективный отбор подмножества Frc = {BFCJ} на множестве Fr={BFJ}. В регистраторе WIQA множество {В^ визуализировано в виде графа GC(t), в котором элементы множества {В^ представлены вершинами графа; фронт работ Fr выделен одним цветом, а результат селекции отмечен другим цветом. Для селективного отбора используется 10 правил продукционного типа.

Для продолжения селективного отбора в регистраторе использованы ещё две сетевых модели - модель QA-пpoтoкoлa в виде сетевого графика Gcг(t) и его модель Gп(t) в виде сети Петри. Каждая из моделей Gcг(t) и Gп(t) развивает набор характеристик модели Gc(t), вводя дополнительные критерии и правила селективного отбора (сформулированы дополнительно 9 правил для модели Gcг(t) и 6 правил для модели ^(1) ).

В регистраторе WIQA коды регистрации текущего состояния QA-пpoтoкoлa преобразуются в визуальные представления сетей ^(1), ^г(1) и ^(1) автоматически. Автоматически срабатывают и правила селекции, в результате чего формируется подмножество альтернатив для выбора очередного шага вопросноответного управления на основе дополнительного анализа и личностных предпочтений. Завершение процесса выбора поддерживается в регистраторе WIQA только (

).

На рис.2 представлена обобщённая схема селективного отбора, в рамках которой применимы различные методики селекции. В конкретной методике используются определённые наборы из множества правил выбора. Множество правил позволяет строить не только методики оперативного управления Б(1), но и методики формирования рациональных вопросно-ответных сценариев в интерактивных .

Рис. 2. Селективный отбор в вопросно-ответном управлении