Программные продукты и системы

При разработке программного обеспечения для персональных ЭВМ все большее внимание уделяется системам, в которых различные функциональные компоненты информационно связаны между собой. У пользователя, работающего с такого рода системой, появляется возможность решать свои задача, используя только ее средства. Программные системы с указанными свойствами называются интегрированными. В их состав, как правило, входят процессор электронных таблиц система управления базой данных, редактор текстов и язык программирования. Наличие этих компонент обеспечивает автоматизацию многих сфер человеческой деятельности делает ЭВМ доступной для пользователя-непрофессионала. Тем самым открываются пут* для создания новой информационной технологии, основными чертами которой являются: работа пользователя в режиме манипулирования (не программирования!) данными, сквозная информационная поддержка на всех этапах прохождения информации на основе интегрированной базы данных, безбумажный процесс обработки документа, интерактивны* режим решения задач [1].

При применении новой информационной технологии возникает проблема использование опыта ведущих специалистов в той или иной области для решения прикладных задач. решить которую можно с помощью методов нового направления в информатике — искусственного интеллекта. Наибольшие успехи достигнуты в области создания экспертных систем.

В настоящее время разработаны и используются интегрированные системы Symphony Framework, Lotus, МАСТЕР и другие [2]. Однако ни одна из них не предоставляет пользователю средств для построения экспертных систем. Кроме того, для эффективного использования известных интегрированных систем требуется наличие в составе персональных ЭВМ накопителя на жестком магнитном диске. Целесообразно разработать интегрированную программную систему, которая позволяла бы строить экспертные системы для решения интересующих пользователя задач и была бы не столь критична, как известные системы к составу внешних запоминающих устройств персональных ЭВМ.

Примером такой системы может быть интегрированная система «Микросреда», предназначенная для эксплуатации на персональных ЭВМ типа ЕС 1840. В ее состав входят «пустая» экспертная система, процессор электронных таблиц, редактор текстов и язык программирования ФОДЭС (формулы для экспертных систем).

Основной информационной единицей, принятой в системе «Микросреда», для обмена данными между ее компонентами является высказывание. Оно может быть двух типов: • декларативное — представляющее собой высказывание в смысле математической логики и определяемое в соответствии с формулой: (признак) ЕСТЬ (значение); • процедурное — определяющее программу, подлежащую выполнению, и задаваемое формулой:

<признак> ЕСТЬ <имя программы).

Обмен высказываниями между компонентами системы «Микросреда» осуществляется либо через файлы, расположенные на внешних носителях, либо через оперативную память персональной ЭВМ.

Рассмотрим компоненты системы «Микросреда» более подробно.

Пользователь, работая с «пустой» экспертной системой и заполняя ее базы информацией о своей проблемной области, может получить специализированную систему для решения только своих задач.

Таким образом, «пустая» экспертная система представляет собой инструментарий, позволяющий получить программные системы, использующие знания ведущих специалистов для решения задач, стоящих перед пользователем.

Для формализации знаний специалистов предметных областей (экспертов) в «пустой» экспертной системе применяется продукционная модель знаний. При этом каждая единица знаний (продукция) имеет вид:

ЕСЛИ

<признак_1> ЕСТЬ <значение_1>: II

И

И

<признак_9> ЕСТЬ <значение_9>: 19 ТО

<признак_8> ЕСТЬ <значение s>: Is

Конструкция <признак_К> ЕСТЬ <значение_К>, где К=1, 2, ...., 9, s представляет собой декларативное высказывание. Величины И, 12, ................................................................ , Is — лингвистические оценки вероятностей справедливости соответствующих высказываний. Каждая из них определена на множестве термов L:

L= {«совсем невероятно», «невероятно», «более или менее вероятно», «вероятно», «очень вероятно»}

В состав «пустой» экспертной системы входят блок логического вывода, блок объяснений и «пустые» базы.

Блок логического вывода «пустой» экспертной системы реализует обратную стратегию рассуждений. На каждом шаге вывода производится модификация лингвистических оценок вероятностей справедливости высказываний. Для модификации используются соотношения многозначной логики Лукасевича-Тарского.

При решении любой задачи экспертная система, построенная с использованием соответствующих программных средств интегрированной системы «Микросреда», объясняет свои действия, отвечая на специальные вопросы пользователя КАК? и ПОЧЕМУ?. Отвечая на вопрос ПОЧЕМУ?, экспертная система показывает пользователю ту продукцию, истинность которой она пытается установить на данном шаге вывода. Вопрос КАК? позволяет пользователю узнать, каким образом экспертная система установит истинность того или иного высказывания.

«Пустая» экспертная система работает со следующими базами:

знаний— предназначена для хранения продукций, составляющих основной информационный фонд системы; вопросов — предназначена для хранения вопросов к пользователю, задаваемых системой в

процессе решения задачи; меню— предназначена для хранения возможных ответов пользователя на вопросы

экспертной системы; переводов —предназначена для хранения информации, используемой в режиме объяснений; фактов — предназначена для хранения фактов, сообщаемых экспертной системе.

В базе фактов экспертной системы могут храниться факты, выраженные в форме высказываний.

При обработке фактов в процедурном представлении блок логического вывода инициирует выполнение программ, результат вычислений которых рассматривается как значение соответствующего пункта. В «пустой» экспертной системе разрешается использовать программы, оформленные как выполняемые файлы MS DOS, и программы, написанные на языке ФОДЭС.

В первом случае обмен информацией между блоком логического вывода «пустой» экспертной системы и программой осуществляется через специальные файлы, расположенные на внешних носителях, во втором — через оперативную память.

Для обслуживания баз «пустой» экспертной системы предусмотрены диалоговые средства. Работая с ними, пользователь получает на экране дисплея персональной ЭВМ соответствующие шаблоны для заполнения, коррекции и просмотра информации из баз.

Процессор электронных таблиц, помимо традиционных операций, предоставляет пользователю возможность выполнения программ на языке ФОДЭС для проведения сложных расчетов. Он может быть использован и для выполнения необходимых пользователю расчетов в процессе решения задач с помощью экспертной системы или автономно. Информационные связи между экспертными системами и процессором электронных таблиц, а также между процессором электронных таблиц и программами на языке ФОДЭС обеспечиваются посредством обмена высказываниями через специальные файлы, расположенные на внешних носителях персональной ЭВМ.

Данные в электронных таблицах размещаются в ячейках, каждая из которых определяется двумя координатами: номером столбца (столбцы маркируются буквами латинского алфавита) и номером строки, который является ее адресом.

В ячейке может храниться число, формула, используемая при выполнении расчетов, или текстовая информация. Максимально допустимый размер таблицы 100 х 100 ячеек.

Вспомогательные действия по редактированию информации в ячейках электронных таблиц, инициированию выполнения программ на языке ФОДЭС, созданию и уничтожению файлов на внешних носителях персональной ЭВМ для обмена информацией между компонентами системы «Микросреда» задаются функциональной клавиатурой.

Допускается рекурсивное обращение к процессору электронных таблиц. Для организации такого обращения необходимо использовать специальные операторы языка ФОДЭС. При этом возможна передача информации из одной электронной таблицы в другую. Возможность использования рекурсии при работе с процессором электронных таблиц позволяет строить из электронных таблиц сложные информационные структуры.

Язык ФОДЭС предназначен для организации арифметических расчетов, необходимых пользователю при работе с экспертными системами и электронными таблицами. По своим возможностям ФОДЭС близок к известному алгоритмическому языку Алгол-60.

Программы на языке ФОДЭС имеют блочную структуру. Это означает, что любая процедура, написанная на языке ФОДЭС, и главная программа рассматриваются интерпретатором языка как блок.

•    объявлений и выполнения расчетов;

•  управления;

•    связи с компонентами интегрированной системы «Микросреда».

Используя операторы первой группы, можно объявлять переменные и процедуры, выполнять арифметические расчеты, обращаться к встроенным функциям и процедурам на языке ФОДЭС. Допускается рекурсивное обращение к процедурам, причем для этого не требуется специальных указаний.

Операторы второй группы позволяют организовать циклическое выполнение заданных участков программ.

Операторы третьей группы служат для организации ввода-вывода информации, обмена высказываниями между компонентами интегрированной системы «Микросреда», организации вызова для использования любого компонента интегрированной системы. Операторы этой группы дают возможность пользователю использовать все возможности операционной системы MS DOS при выполнении программ на языке ФОДЭС.

Интегрированная система «Микросреда» предоставляет пользователю экранный редактор для составления и отладки программ на языке ФОДЭС.

Язык программирования ФОДЭС, экранный редактор и интерпретатор составляют систему программирования, которая может быть использована независимо от других компонент интегрированной системы «Микросреда».

Текстовой редактор позволяет пользователю создавать документы произвольного содержания. Пользователь имеет возможность вставлять и удалять строки текста, обрабатывать текст, создавая блоки и манипулируя ими. Для получения твердых копий документов, подготовленных с помощью редактора текстов, интегрированная система «Микросреда» предоставляет пользователю специальную программу, работающую с принтером персональной ЭВМ. Используя эту программу, можно установить формат, в котором будет получена твердая копия документа, выбрать нужный шрифт для печати.

С помощью системы «Микросреда» пользователь имеет возможность осуществить временный выход в операционную систему MS DOS. При этом в свободный участок памяти персональной ЭВМ загружается системная программа COMMAND. COM, после чего пользователю становятся доступными все возможности операционной системы. Возврат из операционной системы в интегрированную систему «Микросреда» осуществляется командой EXIT.

Опыт работы с интегрированной системой «Микросреда» показал, что с ее помощью можно строить программные системы, обеспечивающие автоматизацию учрежденческой деятельности, информационно-справочные системы, системы принятия решений. На базе компонент системы «Микросреда» можно строить специализированные экспертные системы для решения различных прикладных задач.

Во всех случаях использования интегрированной системы «Микросреда» для решения задач в интерактивном режиме обеспечивалось приемлемое время реакции системы на вопросы пользователя. При этом количество продукций в базе знаний колебалось от 50 до 200.

В настоящее время уже имеется пакет программ на языке ФОДЭС, обеспечивающий решение задач численного анализа, статистической обработки данных, работу со сложными информационными структурами, элементами которых являются электронные таблицы.

Список литературы

1.    А. Ф. Иоффе. Персональные ЭВМ в организационном управлении. Москва, Наука, 1988,206 с.

2.    В. М. Брябрин. Программное обеспечение персональных ЭВМ. Москва, Наука, 1988, 271 с.