Software & Systems

Известно, как богат Интернет наборами готовых решений по всем сферам деятельности человека, но нередко возникают трудности в процессе поиска, кроме того, найденный материал необходимо приспосабливать к своим условиям применения. Предлагается универсальный решатель задач – интеллектуальная система общего назначения Интеллсист (www.intellsyst.ru).

Результаты некоторых работ по созданию Интеллсист можно отнести к частично новому материалу в информатике. В конечном счете следует сформулировать ту спецификацию задачи, которая может служить исходными данными для синтеза программ. Для реализации программной системы выполнен комплекс работ:

·     новое определение информатики, где вопросы обработки информации заменены вопросами обработки знаний;

·     определение понятия знание;

·     выделение семи видов представления знания для наибольшего приближения к естественному языку (ЕЯ);

·     представление и внедрение понятия термина вместо понятия идентификатора, что также обеспечивает приближение к ЕЯ;

·     построение семантической грамматики (СеГ) русского языка, содержащей правила вычисления смысла утверждений, в отличие от известной классической синтаксической грамматики (СиГ), содержащей правила построения слов и предложений;

·     понимание и обобщение понятия логического уравнения;

·     построение информатической логики как основания для решения логических уравнений;

·     построение методов решения логических уравнений (алгебраический подход в логике) на основе баз знаний (БЗ) и заданий;

·     определение понятий отладки и экологии знания (13 классов ошибок, 8 классов известных и 5 классов новых в программировании);

·     разработка формального языка (ФЯ) Лейбниц для внутреннего представления знаний и метаязыка Марков для представления порождающих грамматик;

·     разработка основ распознающих грамматик для автоматического построения программ, управляемых ФЯ (трансляторов и интерпретаторов);

·     уточнение нового понятия интеллектуальной системы;

·     определение понятия интеллектуального программирования (ИП) и критика процедурного программирования;

·     определение и реализация нового понимания синтеза программ, подпрограмм и пакетов подпрограмм;

·     конструирование программного комплекса инструментария ИП, доступного любому пользователю;

·     разработка и развитие методов добычи знаний и построения БЗ.

Для разработки метода синтеза программ необходимо понимание каждого пункта показанного пути.

Основной вопрос синтеза программ – спецификация данных, по которым строится программа. Исходная логическая программа состоит из последовательности терминов. Имеются стандартные термины, которые формируются в СеГ, из описания грамматики русского языка. Термины, в отличие от идентификаторов, состоят из последовательности лексем: слов, чисел, знаков, строк, символов, дат и времени. Последовательность может состоять из одного элемента. Фиксированными стандартными терминами являются 105 операций, 35 типов данных на русском языке или заданных синонимами. Пока система может работать на русском и английском языках.

Основной проблемой в разработках Интелл­сист является вопрос представления знаний. В разработках ИИ для представления знаний используются главным образом семантические сети и фреймы, а также специальные ФЯ. В реализации Интеллсист использовано универсальное представление знаний парами <имя, значение>, которое различно интерпретируется в зависимости от изучаемого объекта. В СеГ оно приобретает вид <термин, лексический элемент>, в СиГ – <текст, граф>, в графической информатике – <текст, изображение>. Можно представить и другие варианты интерпретации пары. Например, социологические исследования могут быть связаны с парой <человек, система>, лингвистические – с парой <язык, грамматика>, в автоматическом управлении – с парой <алгоритм, поведение>. Важно то, что пара отражает понятие некоторой области знания, имеющей две главные компоненты – наименование понятия и его смысл. Кроме этой пары, каждое понятие имеет еще многие атрибуты, которые играют меньшую роль для пользователя и реже применяются. Примерами атрибутов понятия являются дата появления понятия, характеристика области смысла понятия и др. Знания выражаются на части ЕЯ в одной из форм:

·     факты задаются указанием имени и текущего значения (Х=1);

·     утверждения относительно фактов или уже известных утверждений задаются логическими уравнениями (Х=2 и Y=3);

·     правила получения нового факта или утверждения из известных фактов или утверждений задаются по форме «если…, то» (если Х=0, то sinХ=0).

Процессы формирования текстов знаний и запросов составляют сущность ИП. С помощью ИП можно решать 7 классов задач:

1)  проверка истинности утверждений (или доказательство теорем);

2)  поиск условий истинности (или синтез теорем и получение альтернативных решений, что отличает ИП от процедурного программирования);

3)  определение или доопределение новых понятий;

4)  информационный поиск по смыслу сообщений или по таблицам;

5)  поиск пути логического вывода (или задачи лабиринта и планирования);

6)  синтез алгоритмов или программ;

7)  информационный синтез систем.

Внешне нет различий в изображении классов задач или заданий. Отличие может быть при настройке инструментария. Эти классы охватывают все области деятельности пользователя. Более того, почти каждое задание является композицией указанных задач, поэтому разбиение их на классы условно, чтобы обрамить область применения Интеллсист.

Разработка инструментария ИП сегодня именуется некоторой версией. Инструментарий инсталлирует (инициирует) работу Интеллсист, которая состоит из следующих частей:

·          ядро (транслятор текстов с ЕЯ на внутренний формальный язык, интерпретатор операций для реализации смешанных вычислений, машина логического вывода решения логического уравнения, оформители ошибок и результатов и др.);

·          интерфейс пользователя с Интеллсист для обмена данными и знаниями;

·                                         Фактохран (соединение Интеллсист и СУБД), использование БД;

·                                         Фактонет (Интеллсист + Интернет для выборки в Фактохран) и справочная подсистема;

·                                         ВиС БЗ (встроенные и стандартные БЗ: фундаментальные знания – школа + ВУЗ; физические единицы – учет размерности величин; таблица Менделеева – свойства элементов и др.);

·                                         Библиотека материалов (анкет, шаблонов, заданий и программ);

·                                         ПБЗ (прикладные или заказные БЗ по разделам наук, специальностей, отраслей знания или по специализации).

Кроме этого инструментарий имеет подсистемы настройки на проблему и на национальный язык, иллюстрации таблиц слов и терминов, справочную подсистему и подсистемы некоторых методов добычи знаний в форме черновых лексиконов и БЗ.

Понятно, что исходная спецификация программы составляется из результатов прогона запроса и БЗ через ядро системы. Действительно, обобщенное логическое уравнение обрабатывается ядром до получения альтернатив совместных фактов или утверждений. В такую композицию входят последовательность фактов или утверждений, которые образуют список через запятую (совместность), и перечни через точку с запятой альтернатив из списков. Такая композиция является спецификацией будущей программы, если в задании не все определено. Например, если кроме фактов в решении имеются утверждения, то это означает, что не хватает данных для получения окончательного решения.

Итак, факт – это либо элементарное высказывание типа «солнце встало» или «Х=7.0», либо утверждение (определение понятий или итоги аналитических выкладок). Если исходные данные не заданы, то по утверждениям синтезируется программа. Недостающие данные могут вводиться в программу, а после ее выполнения могут получиться окончательные факты. Если опять не хватает данных, то результатом работы программы будут аналитические выражения, которые могут составлять материал для новых методов решения или алгоритмов.

Инструментарий ИП является средством решения заданий, написанных на профессиональной части ЕЯ, которая доступна любому пользователю, знающему лексикон и проблематику своей профессии. Для пользователя продуктами всей разработки являются настроенная Интеллсист, встроенная в систему БЗ, фундаментальная БЗ, БЗ физических единиц, интерфейсная БЗ для синтезированных программ и заказные БЗ. Использование Интеллсист не требует знаний формальных языков и услуг программистов. Ныне компьютерный рынок поставляет (кроме технических средств) программы, которые представляют алгоритмическое знание, а БЗ рождают новую нишу на рынке машинных знаний. Результатами работы Интеллсист являются: альтернативы новых совместных фактов; программа для вычислений; ошибки в задании.

Ошибки порождают циклы исследований или отладку знаний.

В процессе анализа текстов и решения задачи выявляется 13 классов ошибок (около 250 конкретных названий); 8 важных и общих классов ошибок (синтаксические, лингвистические, концептуальные, семантические, прагматические, формульные, системные и предметные) широко известны, они обнаруживаются в каждой программной системе переработки текстов. Остальные 5 классов ошибок (смысловые, локальные и глобальные противоречия, независимость и полнота знаний) обнаруживаются в Интеллсист автоматически. Это отличает Интеллсист от экспертных и прологовых систем. Автоматическое обнаружение 13 классов ошибок определяет экологическую чистку текстов или контроль знаний и запросов.

В связи с этим родилась парадигма экологии знаний. Важно определять чистоту знаний в текстах, что означает определить противоречия, независимость и полноту знаний. Независимость знаний обеспечивает фильтрацию данных и утверждений с целью экономии памяти и времени. Полнота знаний необходима для получения окончательного результата решения заданий после прохождения их через Интеллсист. Неполнота знаний также может оказаться полезной для формирования понятий, аналитических выкладок и синтеза программ.

Локальные противоречия помогают проведению чистки знаний, а глобальное противоречие останавливает процесс решения задачи до выяснения причин таких противоречий. Такие проверки знаний отсутствуют в программировании другого сорта (например, в экспертных системах).

Общее руководство пользователя по инструментарию содержит около 450 страниц. Отдельно рассматривается описание основ информатики в 7 томах (2100 страниц) для обоснования нового определения науки информатика. На рынок представлен комплекс инструментария вместе с Интеллсист. Кроме этого, на рынке начнут появляться БЗ по отраслям знаний для решения прикладных задач (новая ниша рынка машинных знаний). Пробный комплекс программ находится на сайте FTP по предложению журнала «PC magazine» (ftp ://ftp.galaktika.ru/intellsyst02/).

Следующими шагами развития Интеллсист являются создание БЗ, разработка интуитивного логического вывода, внедрение многозначной логики, функциональное пополнение системы, построение библиотек шаблонов для решения массовых задач, внедрение различных средств оптимизации синтезированных программ, увеличение числа языков в интерфейсе и многое другое.