Современные информационные технологии/ 2. Вычислительная техника и программирование

Илипов М.М., к.ф.-м.н. Искакова А.С.

Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Казахстан

Совершенствование базы знаний бортовых оперативно советующих экспертных систем

Ранее в работах [1-2] было отмечано следующее. Совершенствование концептуализации базы знаний бортовых оперативно советующих экспертных систем (БОСЭС) происходит как в процессе разработки БОСЭС, так и в процессе ее эксплуатации.

Проверку на полноту и непротиворечивость БЗ БОСЭС антропоцентрических систем проводят либо в системах имитационного моделирования (СИМ) либо на борту системы в реальных условиях применения.

Создание БОСЭС проходит традиционные фазы разработки экспертных систем:

— концептуализация предметной области и определение эквивалентной ей структуры БД и БЗ экспертной системы;

— разработка на универсальных ЭВМ исследовательского прототипа БОСЭС (ИЭС) и системы имитационного моделирования (СИМ-ЦВМ) как инструмента для совершенствования (отладки) БЗ и БД создаваемой экспертной системы и как тренажера для подготовки операторов, которые будут эксплуатировать БОСЭС;

— отработка на универсальных комплексах полунатурного моделирования (СИМ-КПМ) исследовательского прототипа БОСЭС;

— реализация спроектированной экспертной системы на бортовых вычислителях и отработка ее на реальных бортовых информационных сигналах в реальном времени;

— передача БОСЭС в эксплуатацию.

Таким образом, СИМ является как инструментом разработки, так и инструментом совершенствования БЗ БОСЭС. Именно поэтому, несмотря на большую трудоемкость разработки, создание СИМ является не только необходимым, но и возможным. При этом СИМ-ЦВМ фактически создается вместе с БОСЭС и поддерживает все стадии ее проектирования, а универсальный комплекс полунатурного моделирования превращается в СИМ-КПМ путем внедрения в его цифровую систему программного блока БОСЭС с выдерживанием информационных связей БОСЭС по штатному (к этому времени разработанному) информационному протоколу сопряжения.

Проведенный этап концептуализации предметной области требует дальнейшей проверки полноты ее представления в БЗ БОСЭС и достаточности глубины анализа возникающих перед оператором проблем. Наиболее результативно и убедительно для заказчика это можно сделать также на СИМ.

Пользовательский интерфейс включает цветной графический модуль, воспроизводящий воздушный бой и графический модуль с манипулятором «мышь» для представления самолета и его систем для управления ими в процессе моделирования на TMS. На имеющемся в системе индикаторе воспроизведения воздушного боя предъявляются противоборствующие самолеты в трехмерном пространстве. На индикаторе выделены специальные окна для представления переменных параметров самолета, включая тягу, скорость, относительное пространственное расположение самолетов. Позиция для наблюдения воздушного боя может быть выбрана по осям X и Z.

Интерактивный индикатор в TMS включает графический модуль с манипулятором «мышь» для представления систем самолета (двигатель, ударная, оборонительная системы) и информации о состоянии систем. В процессе моделирования летчик/оператор может включать и выключать системы самолета с помощью «мыши».

Вычислительная система имеет в своем составе два центральных вычислителя и четыре периферийных. Все вычислительные машины связаны между собой и составляют локальную вычислительную сеть. Центральные вычислители через преобразующие устройства связаны с имитаторами бортовых приборов и органами управления на рабочих местах летчиков- операторов.

Программное обеспечение на центральных вычислителях подразделяется на базовое, управляющее и сервисное. К базовым средствам относятся программные блоки моделей самолетов, оружия, бортового оборудования, блоков бортовых алгоритмов, вычислительные блоки и блоки выработки управляющих сигналов. К управляющим средствам относятся программы, обеспечивающие работу комплекса КПМ-2300, программы управления моделирования боя. К сервисным относятся программы обработки и выдачи информации. Все программные средства реализованы на языке ¥-11. Операционная система центральных вычислителей UMSV.4.5. Сетевая операционная система ОС-ДЕС.

Программные средства на периферийных вычислителях не имеют подразделения и представляют собой пакеты программ.

Сервисные программы комплекса обеспечивают выдачу результатов моделирования в табличном и графическом виде; статистическую обработку данных; расчеты показателей эффективности; процедуры фиктивных применений оружия; программы построения картин боя после моделирования.

Управляющие программные средства включают: совокупность программ моделирования на КПМ одиночного воздушного боя, пакет программ парного воздушного боя.

На одних периферийных вычислителях программные средства реализованы на языке АССЕМБЛЕР. Здесь содержатся программы формирования индикации прицельных режимов на ИЛС рабочих мест летчиков- операторов.

Рабочие места операторов управления оснащены персональными компьютерами и устройствами переговорной связи с летчиками-операторами.

Управляющие сигналы от летчиков передаются на центральные ЭВМ комплекса. От этих ЭВМ возвращаются к летчикам отклики на их управляющие воздействия. Запаздывание отклика на управляющее воздействие менее 0,1 с. Наблюдая картину боя на дисплее персонального компьютера, операторы управления корректируют бой по линиям переговорной и сигнальной связи с операторами-летчиками.

Результаты моделирования боя фиксируются, обрабатываются, документируются и представляются в удобном для пользователя виде.

При реальной работе БОСЭС на борту самолета каждый случай выработки в БОСЭС рекомендации, неадекватной внешней обстановке, или выявления ситуации, в которой БОСЭС не выработала рекомендацию (выработала несодержательную рекомендацию), передается по команде в промышленно-исследовательский центр разработки БОСЭС.

Документами, содержащими эту информацию, могли бы быть «Листок совершенствования БЗ БОСЭС» и магнитный носитель системы объективного контроля (СОК) со штатной записью режима, с которым не справилась БОСЭС.

«Листок совершенствования БЗ БОСЭС» содержит слоты-позиции: ТС, описание проблемной субситуации (пространственно-временное, сигнальное, критериально-целевое, возможности по средствам разрешения).

Сбор листков и их доставка в промышленно-исследовательский центр обеспечивают эксплуатационные службы заказчика. В центре материал обобщается, составляются корректировки БД, БЗ БОСЭС и вносятся в ис- следователький вариант БОСЭС. После всесторонней проверки скорректированной БОСЭС на СИМе (непротиворечивость, глубина, конструктивность рекомендаций) центр выдает сертификат возможности внесения корректировок в штатные образцы БОСЭС. Решение о порядке и месте внедрения корректировок в эксплуатируемые БОСЭС принимает заказчик. Итак:

Система имитационного моделирования (СИМ) является необходимым средством разработки пользовательски значимой БОСЭС. Только она позволяет проверить целостность и глубину базы знаний в процессе разработки и совершенствования БОСЭС.

В отличие от систем отработки программ БЦВМ (например: комплексов отработки программ — КОП) СИМ должна имитировать все сколько-нибудь значащие для оператора проблемные субситуации той ТС, для которой разрабатывается БОСЭС. Именно на СИМ должна быть отработана непротиворечивость БОСЭС и действующей концептуальной модели поведения оператора.

Совершенствование БЗ БОСЭС (которая не имеет встроенных механизмов самообучения) в процессе эксплуатации должно происходить через:

— накапливание в эксплуатирующих подразделениях заказчика информации о несовершенстве рекомендаций БОСЭС в конкретной Пр с/с, устанавливаемом по информации штатной СОК с помощью разработанных в промышленно-исследовательских центрах методик (составление «листков изменений БЗ»);

— анализ «листков изменений БЗ» в эксплуатационных службах заказчика и в промышленно-исследовательском центре и выработку на основе этого решений по направлениям и методам корректировки БЗ эксплуатируемой серии БОСЭС;

— проведение в промышленно-исследовательском центре корректировки БЗ БОСЭС с полной проверкой ее функциональной и семантической целостности;

— передачу заказчику БОСЭС скорректированой БЗ.

Литература:

1 Васильев С.Н., Жерлов А.К., Федосов Е.А., Федунов Б.Е. Интеллектуальное управление динамическими системами. – М.: Физико-математическая литература. 2000. – 352с.

2 Федунов Б.Е. Проблемы разработки бортовых оперативно-советующих экспертных систем для антропоцентрических объектов. // Изв. РАН. ТиСУ. 1996. № 5. стр.147-159