ПРЕДИСЛОВИЕ ..................................................... 3
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ ............................................. 4
ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА .............................................. 5
ВВЕДЕНИЕ ........................................................ 6
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАБОТ ПО ПРОБЛЕМНОЙ ОРИЕНТАЦИИ
КС
1.1. Понятие проблемной ориентации КС .......................... 15
1.1.1. Использование проблемно-ориентированного подхода к
разработке компьютеров и систем ............................ 15
1.1.2. Смысл термина "проблемная ориентация КС" согласно
представлениям В.М. Глушкова ............................... 18
1.2. Развитие работ по проблемной ориентации КС ................ 20
1.3. Методы и средства проблемной ориентации КС ................ 21
1.3.1. Проблемная ориентация методами и средствами
обработки данных ........................................... 22
1.3.1.1. Задача комплектации ............................... 22
1.3.1.2. Проблемная ориентация техническими средствами ..... 24
1.3.1.3. Проблемная ориентация средствами
программирования ......................................... 26
1.3.2. Проблемная ориентация средствами систем, основанных
на знаниях ................................................. 28
1.3.2.1. Создание систем, основанных на знаниях, -
наиболее актуальное направление развития КС .............. 28
1.3.2.2. Определение понятия "система обработки знаний" .... 29
1.3.2.3. Анализ используемых моделей представления
знаний ................................................... 32
1.3.2.4. Реализация моделей представления знаний ........... 39
1.3.2.5. Успехи создания и применения СОЗ .................. 41
1.3.2.6. Основные направления исследований и разработок
СОЗ ...................................................... 42
Выводы ......................................................... 45
ГЛАВА 2. ОБЩАЯ ТЕОРИЯ ПРОБЛЕМНОЙ ОРИЕНТАЦИИ КС
2.1. Задача классификации объектов автоматизации ............... 49
2.2. Задача прогноза основных показателей производства ПОКС .... 60
2.2.1. Постановка задачи ..................................... 60
2.2.2. Преобразование исходной задачи ........................ 61
2.2.3. Согласование классификационных признаков ОА и
статистических данных ...................................... 63
2.2.3.1. Взаимосвязь между численностью ПК и
экономических объектов ................................... 64
2.2.3.2. Взаимосвязь между численностью ПрК и средств
труда .................................................... 68
2.2.4. Прогноз численности разновидностей элементов
структуры народного хозяйства .............................. 68
2.2.5. Решение задачи 2.1. ................................... 70
2.3. Задачи оптимальной стратегии разработки прикладных
систем ....................................................... 72
2.3.1. Задача экономического обоснования целесообразности
разработки и использования ПОКС ............................ 72
2.3.2. Задача распределения затрат на разработку ПОКС и
прикладных систем .......................................... 77
Выводы ......................................................... 81
ГЛАВА 3. ПРОБЛЕМНАЯ ОРИЕНТАЦИЯ КС МЕТОДАМИ И СРЕДСТВАМИ
ОБРАБОТКИ ДАННЫХ
3.1. Задачи проектирования ПОКС на структурном этапе ........... 83
3.1.1. Оценки эффективности системы команд компьютера на
заданном классе решаемых задач ............................. 83
3.1.2. Аналитические оценки характеристик компонент ПОКС ..... 90
3.1.2.1. Постановка задачи ................................. 90
3.1.2.2. Общее решение задачи .............................. 93
3.1.2.3. Аналитическое решение частных задач
проектирования ........................................... 96
3.1.2.4. Примеры решения частных задач проектирования ..... 104
3.1.2.5. Выводы ........................................... 107
3.1.3. Синтез структуры системы операций некоторого уровня
управления ПОКС ........................................... 107
3.1.3.1. Исходные данные .................................. 108
3.1.3.2. Постановка задачи ................................ 108
3.1.3.3. Алгоритм решения задачи .......................... 111
3.1.3.4. Пример решения задачи ............................ 124
3.1.3.5. Выводы ........................................... 126
3.2. Решение проблем создания микропрограммируемых
процессоров ................................................. 127
3.2.1. Методологическое решение проблемы однокристального
исполнения универсального микропроцессора ................. 127
3.2.2. Проблемы реализации эмулирующих процессоров .......... 128
3.2.3. Структуры эмулирующих процессоров .................... 130
3.2.4. Оценка эффективности эмулирующих процессоров и КГА ... 134
3.2.5. Применения эмулирующего процессора и КГА на его
основе .................................................... 137
3.3. Синтез структуры микропрограммного процессора ............ 138
3.3.1. Постановка задачи .................................... 138
3.3.2. Синтез ОпУ ........................................... 141
3.3.2.1. Постановка задачи ................................ 141
3.3.2.2. Задание процесса переработки информации в
микропроцессоре ......................................... 142
3.3.2.3. Выбор структуры операционного автомата ........... 145
3.3.2.4. Демонстрация синтеза операционного автомата на
примере В.М. Глушкова ................................... 146
3.3.3. Структурный синтез МУУ ............................... 150
3.3.3.1. Задача кодирования микрокоманд ................... 152
3.3.3.2. Задача синтеза САМ ............................... 154
3.3.3.3. Задача размещения микропрограмм .................. 156
3.3.4. Выводы ............................................... 157
3.4. Средства математической обработки данных ................. 158
3.4.1. Арифметический процессор ............................. 158
3.4.1.1. Суммирование чисел ............................... 158
3.4.1.2. Умножение чисел .................................. 158
3.4.1.3. Деление чисел .................................... 160
3.4.1.4. Структура арифметического процессора ............. 162
3.4.2. Задачи вычисления функций ............................ 163
3.4.2.1. Кусочно-полиномная аппроксимация функций ......... 164
3.4.2.2. Полиполиномная аппроксимация функций ............. 165
3.4.2.3. Нониусная аппроксимация функций .................. 173
3.4.2.4. Телескопическая аппроксимация функций ............ 182
3.4.2.5. Задача эффективного вычисления функций с
плавающей точкой ........................................ 185
3.4.2.5.1. Постановка задачи ............................ 185
3.4.2.5.2. Общее решение задачи ......................... 186
3.4.2.5.3. Вычисление элементарных функций .............. 187
3.4.2.5.3.1. Вычисление прямых и обратных функций
круга ............................................... 187
3.4.2.5.3.2. Вычисление экспоненты .................... 189
3.4.2.5.3.3. Вычисление логарифма ..................... 190
3.4.2.5.4. Два способа вычисления функций с плавающей
точкой ................................................ 191
3.4.2.6. Вычисление специальных функций ................... 192
3.4.2.6.1. Постановка задачи ............................ 193
3.4.2.6.2. Метод решения задачи выбора базового набора
функций ............................................... 194
3.4.2.6.3. Решение задачи ............................... 194
3.4.2.6.4. Вычисление Г(а) .............................. 200
3.4.2.6.5. Устройство вычисления Г(а) ................... 203
3.4.2.7. Выводы ........................................... 205
3.5. Цифро-аналоговые интерполяторы ........................... 205
3.5.1. Задача преобразования цифровой формы сигнала в
аналоговую ................................................ 205
3.5.2. Задача интерполяции средствами цифро-аналоговой
модели .................................................... 206
3.5.3. Задача определения частоты дискретизации при
восстановлении сигналов ................................... 215
Выводы ........................................................ 222
ГЛАВА 4. ПРОБЛЕМНАЯ ОРИЕНТАЦИЯ КС ОБРАБОТКИ ЗНАНИЙ
4.1. Неизбежность логики для решения проблем представления и
использования знаний ........................................ 225
4.2. Анализ развития идеала структуры научной теории .......... 229
4.2.1. Актуальность и важность .............................. 229
4.2.2. Постановка задачи .................................... 230
4.2.3. Логические теории представления знания ............... 231
4.2.3.1. Программа Г. Фреге ............................... 231
4.2.3.2. Программа Б. Рассела ............................. 232
4.2.3.3. Программа Л. Брауэра ............................. 233
4.2.3.4. Программа Д. Гильберта ........................... 234
4.2.3.5. Открытие А. Тарского ............................. 235
4.2.3.5.1. Понятие истины ............................... 235
4.2.3.5.2. Процесс постановки и решения задач ........... 236
4.2.3.5.3. Комментарий .................................. 237
4.2.3.6. Открытие Г. Генцена .............................. 238
4.2.4. Эволюционные теории .................................. 240
4.2.4.1. Программа Н. Бурбаки ............................. 240
4.2.4.2. Теория К. Поппера ................................ 242
4.2.5. Результаты анализа ................................... 246
4.3. Синтез-обоснование идеала структуры научной теории ....... 247
4.3.1. Понятие "теория" ..................................... 248
4.3.2. Оппозиция и взаимосвязь содержательное-формальное .... 250
4.3.3. Структура семантики научной теории ................... 250
4.3.3.1. Основание теории ................................. 251
4.3.3.1.1. Концептуальная модель ........................ 254
4.3.3.1.2. Эмпирическая модель .......................... 257
4.3.3.1.3. Диалектика взаимосвязи концептуальной и
эмпирической моделей .................................. 258
4.3.3.2. Ядро теории ...................................... 260
4.3.3.2.1. Система аксиом ............................... 260
4.3.3.2.2. Модель рассуждений, прагматика теории ........ 261
4.3.3.2.3. Структура модели рассуждений теории .......... 262
4.3.3.3. Теории - следствия фундаментальной теории ........ 267
4.3.3.4. Следствия научной теории ......................... 268
4.3.3.4.1. Разновидности следствий ...................... 268
4.3.3.4.2. Обоснование высказываний ..................... 268
4.3.3.4.3. Обоснование теории ........................... 268
4.3.4. Язык теории .......................................... 269
4.3.4.1. Наиболее существенные признаки языка ............. 270
4.3.4.2. Структура множества языков ....................... 271
4.3.4.3. Структура блока семантики ........................ 274
4.3.4.3.1. Структура фундаментального семантического
модуля ................................................ 275
4.3.4.3.2. Структура семантических модулей высших
ярусов ................................................ 276
4.3.4.4. Структура блока знаков ........................... 276
4.3.4.4.1. Структура фундаментального модуля знаков ..... 276
4.3.4.4.2. Структура модулей знаков высших ярусов ....... 278
4.3.4.5. Структура блока синтаксиса ....................... 279
4.3.4.5.1. Модуль морфологии ............................ 279
4.3.4.5.1.1. Морфоанализ .............................. 280
4.3.4.5.1.2. Морфосинтез .............................. 288
4.3.4.5.1.3. Структура лингвистических задач
порождения .......................................... 289
4.3.4.5.2. Высшие ярусы синтаксиса ...................... 289
4.3.4.5.3. Модуль логической формы ...................... 290
4.3.4.6. Структура блока семантики естественного языка .... 292
4.3.4.6.1. Унификация суждений .......................... 293
4.3.4.6.2. Вывод в естественном языке ................... 294
4.3.5. Функции научной теории ............................... 295
4.3.5.1. Коммуникативные функции .......................... 297
4.3.5.2. Дескриптивно-преспиктивные функции ............... 297
4.3.5.3. Аргументативные функции .......................... 299
4.3.5.3.1. Понятие дедукции ............................. 300
4.3.5.3.2. Понятие индукции ............................. 301
4.3.5.3.3. Объяснение, предсказание и понимание ......... 305
4.3.5.4. Становление и эволюция научной теории ............ 309
4.3.5.4.1. Познавательная деятельность .................. 309
4.3.5.4.1.1. Необходимые условия ...................... 309
4.3.5.4.1.2. Наиболее существенные признаки ........... 310
4.3.5.4.2. Фундаментальная структура познания ........... 311
4.3.5.4.3. Понятие проблемы ............................. 311
4.3.5.4.4. Эмпирическое познание ........................ 313
4.3.5.4.5. Теоретическое познание ....................... 313
4.3.5.4.5.1. Структура теоретического познания ........ 314
4.3.5.4.5.1.1. Структура теоретического познания
классического типа ................................ 315
4.3.5.4.5.1.2. Структура теоретического познания
современного типа ................................. 317
4.3.5.4.5.1.3. Трансформационный синтез ............. 319
4.3.5.4.5.2. Признаки методов синтеза концептуальной
модели .............................................. 319
4.3.5.4.5.3. Синтез системы аксиом .................... 320
4.3.5.4.5.3.1. Гипотетико-дедуктивный синтез ........ 320
4.3.5.4.5.3.2. Генетически-конструктивный синтез .... 321
4.3.5.4.6. Разновидности познавательной деятельности ...... 322
Выводы ........................................................ 322
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МАШИНЫ БАЗ ЗНАНИЙ
5.1. Проблемная ориентация в развитии архитектур КС ........... 326
5.1.1. Истоки современных КС ................................ 328
5.1.2. Развитие ТН-архитектуры .............................. 329
5.1.3. Проблемы КС с ТН-архитектурой ........................ 330
5.1.4. Поиск новых архитектур ............................... 331
5.1.5. Характеристика архитектуры КС, приближенной к
идеальной ................................................. 333
5.1.5.1. Требования к архитектуре КС ...................... 333
5.1.5.2. Недостатки архитектур современных КС ............. 333
5.1.5.3. Наиболее существенные признаки идеальной
архитектуры КС .......................................... 334
5.1.6. Архитектура КС, приближенная к идеальной ............. 335
5.1.6.1. Архитектура моделирующей КС ...................... 335
5.1.6.2. Системное программное обеспечение моделирующей
КС ...................................................... 338
5.1.6.3. Эффективность моделирующей КС .................... 340
5.2. Разработка метаязыка представления знаний ................ 343
5.2.1. Логические формы определения понятий ................. 343
5.2.1.1. Определение понятия .............................. 343
5.2.1.2. Логическая форма простого категорического
суждения ................................................ 345
5.2.1.3. Логическая форма разделительного суждения ........ 348
5.2.1.4. Соединительные суждения .......................... 350
5.2.1.5. Рекурсивные суждения ............................. 353
5.2.1.6. Суждение равенства ............................... 355
5.2.1.7. Переменные ....................................... 356
5.2.1.8. Логическая форма суждений существования и
всеобщности ............................................. 357
5.2.1.9. Определение понятий, соответствующих единичным
именам .................................................. 360
5.2.2. Метаязык представления знаний ........................ 361
5.2.2.1. Исходные положения ............................... 362
5.2.2.2. Синтаксис ........................................ 362
5.2.2.3. Семантика ........................................ 366
5.2.2.3.1. Структура области данных ..................... 366
5.2.2.3.2. Понятие интерпретации ........................ 369
5.2.3. Выразительные возможности метаязыка представления
знаний .................................................... 376
5.2.3.1. Соотношения между языками для основных
логических форм определения понятий ..................... 376
5.2.3.1.1. Соотношения между объемами понятий ........... 376
5.2.3.1.2. Следствия соотношений между объемами
понятий ............................................... 379
5.2.3.2. Уровни формальных языков ......................... 381
5.2.3.3. Определение регулярных языков .................... 382
5.2.3.4. Определение контекстно-свободных языков .......... 383
5.2.3.5. Определение контекстных языков ................... 385
5.2.3.6. Определение 0-языков ............................. 388
5.2.3.7. Пример определения реальных задач - база знаний
резолюционного доказательства теорем в исчислении
высказываний ............................................ 398
5.2.3.7.1. Постановка задачи ............................ 399
5.2.3.7.2. Нормализация и приведение .................... 400
5.2.3.7.3. Сортировка дизъюнктов ........................ 404
5.2.3.7.4. Правило чистых литер ......................... 405
5.2.3.7.5. Правило поглощения ........................... 406
5.2.3.7.6. Правило однолитерных дизъюнктов .............. 407
5.2.3.7.7. Логический вывод ............................. 409
5.2.3.7.8. Демонстрация использования базы знаний ....... 412
5.2.3.7.9. Выводы ....................................... 414
5.2.4. Выводы ............................................... 414
5.3. Исследование архитектуры машины баз знаний ............... 415
5.3.1. Введение ............................................. 415
5.3.2. Архитектура абстрактной машины ....................... 416
5.3.3. Представление знаний в памяти (машинное
представление) ............................................ 418
5.3.4. Интерпретация баз знаний ............................. 421
5.3.4.1. Исходные условия ................................. 421
5.3.4.2. Понятие интерпретации ............................ 424
5.3.4.3. Вывод ............................................ 424
5.3.4.4. Алгоритм интерпретации ........................... 432
5.3.5. Структура и реализация машины баз знаний ............. 441
5.3.5.1. Структура машины ................................. 441
5.3.5.2. Структура ПБЗ .................................... 442
5.3.5.2.1. Структуры операционных автоматов ПБЗ с
разными структурами памяти ............................ 442
5.3.5.2.2. Структуры управляющих автоматов ПБЗ .......... 445
5.3.5.3. Система команд ПБЗ ............................... 450
5.3.5.4. Системное программное обеспечение ................ 452
5.3.5.4.1. МОНИТОР ...................................... 452
5.3.5.4.2. Система взаимодействия с пользователем ....... 453
5.3.5.4.2.1. Компилятор ............................... 453
5.3.5.4.2.2. Трассировщик ............................. 454
5.3.5.4.3. Представление в метаязыке процедур работы
со знаниями ........................................... 455
5.3.5.4.3.1. Ввод и накопление знаний ................. 455
5.3.5.4.3.2. Редактирование ........................... 461
5.3.5.4.3.3. Ретрансляция ............................. 463
5.3.5.4.3.4. Ретрансляция структуры составляющих
предложения ......................................... 466
5.3.5.5. Реализации ПБЗ с одношинной структурой ........... 469
Выводы ........................................................ 475
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .................................................... 478
ФОТОГРАФИИ .................................................... 481
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................. 483
|
