WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 9 | 10 || 12 | 13 |   ...   | 22 |

The essence of the system approach isconsidered in research of the problem-focused technologies, its application tothe solution of complex problems, problems with uncertain data

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД ВИССЛЕДОВАНИИ ПРОБЛЕМНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ

Левчук А.Н.

Международныйнаучно-учебный Центр информационныхтехнологий и систем, Киев, Украина

Рассматриваетсясущность системного подхода приисследовании проблемно-ориентированныхтехнологий, его применение при решениисложных задач, задач с нечеткимиданными

В последние годынаблюдается все большее возрастаниетре-бований общества к уровнюавтоматизации решения новых классов задачвсе возрастающего уровня сложности,которая определяется не столько объемомобрабатываемой информации, сколькослож-ностью формализуемой среды, в которойрешается задача. При этом использованиесуществующих информационных технологий(ИТ) для их решения все чаще не приводит кжелаемым результатам.

Стоит отметить, чтоцеленаправленное развитие такихинформационных технологий какпроблемно-ориентированные призвано решитьразличные трудно формализуемые задачи [1]. Ктрудно формализуемым задачам или задачам снечеткими условиями относят: принятиерешений, проектирование, извлечениесмысла, объяснение, обучение и т. п. Какправило, целевая функция таких задач имеетнелинейную структуру, то есть описываетсяс помощью систем нелинейных уравнений иограничений численными методамиоптимизаций. При этом задачарассматривается с точки зрения теориисистем, а ограничения и иерархическиеподзадачи –элементами сложной системы, поэтому приразработке и исследовании информационныхтехнологий используют системный подход[2-6]. Однако, вопрос применения такогоподхода в исследованиипроблемно-ориентированных технологийпрактически не рассматривался.

Представим общий виднелинейной задачи:

при ограничениях

,

Здесь есть-мерное евклидовоепространство; - непрерывнодифференцируемые функции,.

В данном случае характеризуется не количественнойоценкой, а качественной, то есть необходиморассмотреть такиепроблемно-ориентированные ИТ, цельюкоторых является разработка качественныхи эффективных приложений, которые позволятвыйти человечеству на новый уровень, агосударству подняться на новую ступень вглазах мирового сообщества. Параметров, можетбыть как бесконечное количество так иограниченное количество. Основной задачейи является свести количество данныхпараметров к минимуму, не меняя при этомсами цели задачи. Системный подходпозволяет решать общую задачу путеманализа ее либо поэтапного синтеза еесоставных элементов – более простых задач, не обязательнолинейных.

Сущность системногоподхода для проблемно-ориентированныхтехнологий сводится к следующему:

  • формулирование целей и выяснение ихиерархии до начала какой-либодеятельности;
  • достижение поставленных целей приминимальных затратах посредствомсравнительного анализа альтернативныхпутей и методов достижения целей иосуществления соответствующего выбора;
  • количественная оценка(квантификация) целей, методов и средств ихдостижения, основанная не на частичныхкритериях, а на широкой и всестороннейоценке всех возможных и планируемыхрезультатов деятельности.

При этом подходе любаясистема, объект рассматривается каксовокупность взаимосвязанный ивзаимодействующих элементов, имеющая вход,связи с внешней средой, выход, цель иобратную связь.

Системный подходпредусматривает изучение всейсовокупности параметров и показателейфункционирования системы в динамике, чтотребует исследованиявнутриорганизационных процессовадаптации, саморегулирования,самоактуализации, прогнозирования,планирования, координации, принятиярешений и т.д.

В основе системногоподхода лежат три общих принципа:целос-тности, системности и динамичности.Принцип целостности тре-буетрассматривать объект в единстве еговзаимодействующих час-тей. Принципсистемности заключается в том, что любоецелостное образование рассматривается каксистема, то есть как организован-наясовокупность компонентов (элементов).Принцип динамич-ности требуетрассмотрения системы в ее развитии,движении.

Если в управлениисложных систем системный подход помогаетустановить причины принятия неэффективныхрешений и предо-ставляет средства итехнические приемы для улучшенияпланиро-вания и контроля, то приисследовании проблемно-ориентирован-ныхИТ системный подход позволяетрассматривать задачу оптими-зации с точкизрения системы, то есть решение ее подзадачдолжно приводить к нахождениюоптимальному решения исходнойзадачи.

Системный подходпомогает разрабатыватьпроблемно-ориентированные ИТ, анализируялюбую задачу в пределах отдельно взятойсистемы, выявить характер проблем входа,процесса и выхода. Применение системногоподхода позволяет наилучшим образоморганизовать процесс принятия решений навсех уровнях в любой целенаправленнойсистеме.

Международныйнаучно-учебный центр информационныхтехнологий и систем НАН И МОН Украиныпроводит большую работу не только поразвитию теоретических и фундаментальныхоснов исследованияпроблемно-ориентированных ИТ, но иактивному внедрению результатовисследований в практике. Создаются новыеклассы программных продуктов,направленных на повышение компетентностии навыков обучаемых и экспертов вспецифических трудно формализуемыхпредметных областях.

Литература

  1. Левчук А.Н.Проблемно-ориентированные информационныетехнологии в контексте развитияинформационного общества: реалии иперспективы / Левчук А.Н., Богино В.И. //Інновайійний розвиток суспільства за умовкросс-культурних взаємодій. Матеріалидругої Міжнародної наукової конференції,27-30 квітня 2009 р., м. Суми. Том 3 (ч.2) – С. 50-51.
  2. Мухин В.И. Исследование системуправления. М.: Изд. Нац. Института бизнеса,2000
  3. Коротков Э.М. Исследование системуправления: Учебник. - М.:издательско-консалтинговая компания"ДеКа", 2000.
  4. Исследование систем управления исистемный анализ. - 4.1,2/ Н.В. Минеёва, М.Е.Мотышик и др. / СПб.: Изд-во СПб. Университетаэкономики и финансов, 2000.
  5. Игнатьева А.В. Исследование системуправления. М.: ЮНИТИ-ДАНА. 2000.
  6. Старастенко A. M., Якушина Н.В.Исследование систем управления.Учебно-методическое пособие. Орёл: Изд-воОРАГС, 2003. 206 с.

PECULIARITIES OF THE DEDUCTIVE PROCESSING OF MATHEMATICALKNOWLEDGE IN THE SAD SYSTEM

Alexander Lyaletskia, Alexander Zhezherunb

aFaculty ofCybernetics, Kiev National Taras Shevchenko University,

bFaculty ofInformatics, National University of Kyiv-Mohyla Academy,

Kiev, Ukraine

Peculiarities of the deductive process inthe current version of the SAD system being developed in the KievNational Taras Shevchenko University and intended for automatedverifying/proving a proposition under consideration are described. They permitto orient the SAD to solving various problems of mathematical knowledgeprocessing, including the problem of knowledge intelligent testing, which thetrainee obtained during Mathematics distance learning.

ОСОБЕННОСТИ ДЕДУКТИВНОЙ ОБРАБОТКИМАТЕМАТИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ В СИСТЕМЕ САД

А.В.Лялецкийa и А.П.Жежерунb

aФакультеткибернетики, Киевский национальныйуниверситет

имени ТарасаШевченко,

bФакультетинформатики, Национальныйуниверситет

"Киево-Могилянскаяакадемия", Киев, Украина

Описываютсяособенности дедуктивного процесса втекущей версии системы САД, развиваемой вКиевском национальном университете имениТараса Шевченко и предназначенной дляпроведения автоматизированнойверификации/доказательстварассматриваемого утверждения. Онипозволяют ориентировать систему САД нарешение разнообразных задач автоматизацииобработки математических знаний, включаязадачу интеллектуального тестированиязнаний, полученных обучаемым в ходедистанционного обучения математике.

Введение.В настоящее время быстрое развитиеавтоматизации рассуждений делаетвозможным предвидеть ощутимую помощь вавтоматизации поиска доказательств,которая может оказаться чрезвычайнополезной как при решении проблем,связанных как с самой математикой, таки с различнымиприкладными областями. Например,распределенное и/или удаленное обучениеразличным математическим дисциплинам,формальная проверка на ЭВМ корректностиматематических текстов, и построение баззнаний для формализованных теорий уженачинают привлекать возрастающее вниманиепри проведении математическихисследований. В свою очередь, для целейверификации формальных текстов разногорода требуются различные математическиебиблиотеки: библиотеки основных фактов изарифметики и анализа - для проверкиэлектрических цепей и электронных схем,сведения по теории чисел и комбинаторике -для верификации криптографическихпротоколов, разнообразные математическиебиблиотеки - для проведения анализанаучных данных. Следовательно, корректноепонимание ЭВМ формальных текстов иавтоматизация дедукции являютсянеобходимыми элементами поддержки,хранения, обмена и обработкиматематической информации являются важнойсоставляющей автоматизации удаленногообучения в математике и другихдисциплинах, допускающих формализациюзнаний.

В Киевском национальномуниверситете имени Тараса Шевченкопроводится цикл исследований в различныхразделах математической логики, теориидоказательств и лингвистики, имеющихнепосредственное отношение к компьютернойподдержке автоматизации дедуктивныхрассуждений 1. Онипредназначены для развития теории ипрактики построения разнообразныхинтеллектуальных систем, в частности,дальнейшего усовершенствованиясуществующей версии системы автоматизациидедукции, САД, доступ к которой может бытьосуществлен по адресу "http://nevidal.org/sad.ru/html". СистемаСАД позволяет осуществлять помощь визучении декларативно задаваемых свойствразличных математических теорий,используя интерфейс на естественномформально специфицированном языке иразличную технику поиска логическоговывода. САД отражает основные положениятак называемой программы "АлгоритмОчевидности" (Evidence Algorithm, EA), предложеннойакадемиком В.М.Глушковым (http://nevidal.org/manifesto.ru.html). Врамках этой программы предлагаетсяодновременно проводить исследования поформальным языкам натурального типа дляпредставления математических текстов вформе, наиболее удобной для пользователя;по формализации и эволюционному развитиюпонятия машинного шага доказательства; посозданию и использованию информационнойсреды, имеющей влияние на текущее понятиемашинного шага доказательства; поинтерактивным средствам поддержкипользователем процесса доказательства[1].

Систему САД можнорассматривать как эволюционноразвивающуюся логико-лингвистическую"оболочку"[2,3] с интерфейсом на формальноместественном языке ForTheL [4], котораяупрощает "общение" компьютера спользователем, "упрятывает" от неготехнические подробности и может оказатьсяполезной при решении ряда проблем,требующих эффективного проведения иверификации логико-математическихрассуждений, в частности, использовать еедля интеллектуального тестированияматематических знаний[5]. Данное сообщениепосвящено описанию дедуктивныхособенностей системы САД.

Основные требования кдедуктивным построениям в стиле ЕА. В соответствии с программой"Алгоритм Очевидности", ядро любой системыобработки математических текстов (знаний)должна составлять процедура, котораяпредназначена как для установлениякорректности верифицируемого шага, так идля доказательства утверждения в целом сиспользованием некоторой дедуктивнойтехники. Естественно, что для достиженияэтой цели она должна уметь осуществлятьпоиск вспомогательных утверждений идругой релевантной информации, применятьаналитические преобразования (т.е.использовать существующие возможностикомпьютерных алгебр), представлятьмашинные шаги дедукции в виде приемовдоказательства, привычных для человека. Вэтой связи предполагается, что дедуктивнаятехника ядра должна обеспечиватьследующее:

- отображатьсинтаксическую структуру решаемойзадачи;

- давать возможностьпроводить эффективные дедуктивныепостроения в сигнатуре исходной теории;

- обеспечивать, какминимум, корректность дедуктивныхпреобразования и, как максимум, ихполноту;

- уметь целенаправленносводить решение поставленной цели (задачи)к решению ряда вспомогательных подцелей(подзадач);

- выбирать методырешения, наиболее адекватно отражающиеособенности предметной области;

- отделять процесснахождения аналитического решения отдедукции для того, чтобы отдельноиспользовать уже имеющиеся системыкомпьютерной алгебры.

Все эти требованиянашли свое отражение в существующемлогическом аппарате системы САД,базирующемся на специальномсеквенциальном формализме, не требующемпроведения сколемизации и котором речьпойдет ниже. Более того, система САД быласпроектирована так, что к ней оказалисьлегко подключаемы такие известные пруверы,как SPASS [6], Vampire [7], Otter [8], что позволяетсистеме, при автоматической проверкекорректности шага доказательства изверифицируемого текста, использовать поусмотрению пользователя любой из этихвысокоэффективных пруверов (но требующихвыполнения сколемизации).

Особенности дедукции всистеме САД. Исследования помашинным методам рассуждений привели кпоявлению разнообразных методов поискадоказательств в теориях первого порядка. Вчастности, были сделаны попытки улучшениякак непосредственно генценовскихисчислений [9], так и некоторых ихмодификаций, среди которых в первуюочередь следует упомянуть метод Кангера [10]и близкий ему по духу метод из [11], основоюдля которого послужила эвристическаяпроцедура поиска доказательства длятеории групп, предложенная в [12]. Здесьследует обратить внимание на то, что, уже вэтих методах отсутствует сколемизация инаблюдается отступление от генценовскогопонятия допустимой подстановки термоввместо переменных при примененииопределенных кванторных правил.

Однако практическаяценность техники, предложенной в этихработах, с точки зрения ее эффективности,не получила широкого распространения. Какправило, при реализации машинныхметодов поиска доказательств предпочтениеотдавалось (и отдается) системам поискалогического вывода, основанным на идеях,восходящих к Сколему [13] и Эрбрану [14].Они дают возможность (за счет сколемизациии последующего комбинирования довольнопростых пропозициональных правил салгоритмом построения так называемогонаиболее общего унификатора), пытатьсяавтоматически осуществлять поисклогического вывода достаточно эффективнымобразом.

Pages:     | 1 |   ...   | 9 | 10 || 12 | 13 |   ...   | 22 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»