Исследование и разработка методов и программных средств временного (темпорального) вывода в интеллектуальных системах поддержки принятия решений

• Автор: Куриленко, Иван Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 232 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ.

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Моделирование временных рассуждений в интеллектуальных системах

1.1. Области применения временного вывода.

1.2. Способы представления информации о времени.

1.3. Неявное моделирование времени

1.4. Явное моделирование времени

1.5. Временные расширения сетей Петри.

1.6. Модальные временные логики.

1.7. Модели времени на основе парадигмы согласования ограничений
1.7.1. Качественная точечная модель времени.
1.7.2. Интервальная модель времени
1.7.3. Точечноинтервальная качественная модель времени.
1.7.4. Проблема временной неперекрываемости.
1.7.5. Точечная метрическая модель времени
1.7.6. Качественная алгебра.
1.7.7. Выбор формализма для построения системы временных рассуждений.
1.8. Выводы по главе 1
ГЛАВА 2. Алгоритмы решения задач временного вывода
2.1. Временная логика .
2.2. Построение процедур вывода для временной логики
2.3. Решение качественных точечных ЗСВО.
2.3.1. Решение задачи .
2.3.2. Решение задачи I.
2.3.3. Алгоритм проверки согласованности
2.3.4. Решение задачи
2.3.5. Вычисления всех выполнимых ограничений
2.3.6. Сравнение вычислительной сложности ВРА, СРА и РА
2.4. Решение дизъюнктивных ЗСВО
2.4.1. Базовые алгоритмы решения ограниченных дизъюнктивных ЗСВО.
2.4.2. Алгоритмы сокращения пространства поиска при решении ограниченных дизъюнктивных ЗСВО
2.4.3. Решение дизъюнктивных ЗСВО
2.5. Улучшенные алгоритмы решения единичных ЗСВО.
2.6. Пошаговые алгоритмы решения ЗСВО
2.6.1. Алгоритмы предотвращения полного повторного решения единичных ЗСВО.
2.6.2. Пошаговое решение дизъюнктивных ЗСВО.
2.6.3. Пошаговые алгоритмы решения единичных ЗСВО.
2.7. Решение интервальных и точечноинтервальных ЗСВО.
2.7.1 Решение интервальных ЗСВО.
2.7.2. Представление ограничений временной неперекрываемости.
2.7.3. Решение точечноинтервальных ЗСВО.
2.8. Обработка метрической информации.
2.9. Качественная алгебра.
2 Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. Реализация системы временных рассуждений.
3.1. Требования к СВР
3.2. Базовые принципы реализации СВР.
3.3. Язык представления временных ограничений.
3.4. Программная реализация СВР
3.5. Графический редактор сетей временных ограничений
3.6. Интеграция СВР со средой I.
3.7. Экспериментальное исследование алгоритмов.
3.7.1. Методика проведения экспериментов и анализа результатов
3.7.2. Результаты экспериментов.
3.8. Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. Практическое применение СВР.
4.1. Назначение интеллектуальной системы управления парковками.
4.2. Элементы предметной области
4.3. Реализация ИС УП.
4.4. Решение задачи анализа аварийных ситуаций.
4.5. Выводы по главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Список литературы


ИСППР РВ - На данный момент актуальной проблемой в области ИИ и создания высокоэффективных ИС является проблема конструирования ИС, ориентированных на открытые и динамические ПО, в которых состояние внешнего мира постоянно меняется во времени []. Ярким примером таких ИС являются ИСППР РВ []. ИССПР РВ должна уметь отслеживать происходящие изменения и делать выводы (рассуждать) о причине и следствиях этих изменений. Разработка современных высокоэффективных ИСППР РВ предполагает учет специфики решаемых с их помощью задач [], а именно: необходимость получения решения в условиях временных ограничений, определяемых реальным управляемым процессом; необходимость учета временного фактора при описании проблемной ситуации и в процессе поиска решения; невозможность получения всей объективной информации, необходимой для решения, и, в связи с этим, использование субъективной, экспертной информации; многовариантность поиска, необходимость применения методов правдоподобного поиска решения и активного участия в нем ЛПР; наличие недетерминизма, необходимость коррекции и введения дополнительной информации в БЗ системы при поиске решения; ориентация на открытые и динамические ПО. По сути, во всех основных блоках ИСППР РВ (рис. БД и БЗ, необходимо иметь средства представления фактора времени и временных зависимостей, на основе которых моделируются и временные рассуждения []. Рис. Так как область применения такого механизма весьма широка, то при реализации его целесообразно выделить в самостоятельную, повторно используемую систему — СВР []. Это позволит избежать дублирования программного кода и упростит интеграцию МВР в существующие ИС. Рассмотрим классификацию формальных систем оперирования временем (Приложение 1). В качестве критериев классификации будем использовать: способ представления времени; вычислительную сложность; характер представляемой информации - качественная или количественная (метрическая). Современные подходы представления времени и временных зависимостей в программных системах можно разбить на два основных класса - основанные на моделировании изменений во времени и основанные на явном моделировании времени []. Для первого класса подходов время представляется неявно посредством моделирования изменений состояний системы во времени, которые рассматриваются как мгновенные снимки мира, не обладающие длительностью. Явное моделирование времени дает возможность строить «гибкие» формализованные языки, позволяющие осуществлять рассуждения, на основе высказываний, истинностные значения которых приурочены к определенному моменту или интервалу времени и могут с течением времени изменяться []. Время представляется явно с учетом его свойств. В этот класс входят различные временные логики. Причем, время может представляться как синтаксически (используются явные средства представления времени), так и семантически (типичными представителями этого подхода являются модальные логики). Далее детально рассмотрим характерных представителей обоих классов. Основные представители подхода, в котором время моделируется через изменения, - ситуационное исчисление, планирующие системы типа STRIPS и сети Петри (СП). В ситуационном исчислении вводятся [5]: HOLD - специальный предикат, который истинен, если некое утверждение справедливо в некоторой ситуации; RESULT - функция, возвращающая ситуацию после применения некоторого действия. С помощью IIOLD и RESULT задается множество правил. Правила применяются к текущей ситуации и в результате получается новая ситуация. Например, пусть: т - идентификатор мотора; startup - функция, запускающая мотор; shutdown - функция, останавливающая мотор. Для любого мотора m в ситуации, если он работает, в результате действия выключения он выключится». В STRIPS-системах [] определяются база фактов (БФ) F={Fj,. F) и база правил R={Rj,. Rm}. БФ задает текущую ситуацию. Каждое правило в базе правил R задает возможное действие по изменению ситуации и представляет собой тройку R,~¦} где Rcond - предусловия; Fdclcle -множество фактов для удаления из БФ; Fadd - множество фактов для внесения в БФ. База правил циклически просматривается до тех пор, пока есть возможность применить к текущей ситуации какое-нибудь правило.