Глава 3. ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ БАЗЫ 3.1 ВВЕДЕНИЕ Как видно из предыдущей главы , современной теоретической базы не достаточно для реализации качественно новых СИИ и РК-машин . Поэтому естественным выходом из создавшегося положения видится не только дальнейшее совершенствование различных формализмов , закладываемых в основу современных СИИ , в границах традиционных формальных систем , но и выход за рамки последних , создание иной , более совершенной концепции реализации неформальных процедур и решения неформализуемых и слабо формализуемых задач . При этом следует учесть , что эта новая концепция , по возможности , не должна отвергать методики классических формальных систем , то есть ее желательно представить не как альтернативу существующим формализмам , а как следующую ступень развития методов решения задач ИИ , для которой остаются применимыми все достижения , все наработки из области формальных систем . Некоторые положения новой концепции представлены в [кузнецов] и [искинткн2] , то есть работы по созданию новой парадигмы ведутся , хотя их эффективность оставляет желать лучшего . Кроме всего вышеперечисленного , по мнению автора данной работы , необходимо осознать , что та реальность , с которой имеют дело исследователи в сфере ИИ , ничуть не менее реальна , чем та , с которой имеют дело , скажем , физики или биологи . Естественно , это утверждение может показаться несколько спорным , но таково мнение автора представленной работы , сформированное на основе практического опыта и анализа соответствующих публикаций . Поэтому , если исходная посылка верна , то в области мыслительной , интеллектуальной деятельности должны действовать какие-то свои фундаментальные законы , точно такие же незыблемые и инвариантные , как и законы реального физического мира , который нас окружает . Только познав эти законы и научившись пользоваться ими , мы сможем создать полноценные СИИ и РК-машины . Разумеется , данная глава не может охватить весь комплекс искомых закономерностей . Невозможно это сделать и во всей представленной работе . Не будем забывать , что современная физическая картина мира формировалась в течение столетий многочисленной армией исследователей . Примерно столько же времени пришлось затратить на формулирование фундаментальных физических законов . Но и сегодня можно констатировать , что физические законы познаны далеко не все , несмотря даже на то , что цель формулирования полной системы физических законов неоднократно ставилась , и предпринимались многочисленные попытки ее достичь . К таким попыткам можно отнести работы в области создания единой теории поля . Поэтому , конечно же , автор представленной работы не в состоянии создать полную информационную картину мира и сформулировать полную систему фундаментальных информационных законов природы , тем более что целенаправленных исследований в названном направлении проводилось гораздо меньше , чем аналогичных исследований физической реальности . Кроме того , современные физики вооружены огромным количеством приборов , которыми они пользуются и пользовались на протяжении длительного периода времени ( десятилетий и столетий ) . А исследователи информационного аспекта реальности до недавнего прошлого были вооружены всего одним инструментом - своим собственным разумом . Только с появлением мощных вычислительных систем в руках ученых появились механизмы для моделирования и изучения различных типов информационных взаимодействий . Именно поэтому автор настоящей работы не ставил перед собой цели создания информационной картины мира , хотя , разумеется , некоторые ее элементы были использованы при формулировании основных положений базовой концепции ИИ . Часть этих положений удалось успешно применить на практике при решении некоторых информационных задач , что и продемонстрировано в следующих главах . В этой же главе дана небольшая часть основных положений базовой концепции ИИ . 3.2 ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИИ Представленная работа посвящена исследованиям в области создания намного более совершенных СИИ , чем те , работающие прототипы которых мы можем увидеть сегодня . А СИИ - это прежде всего сложная система , требующая для своей реализации вполне определенного подхода , основанного на понятии " система " . В настоящее время существуют десятки определений этого понятия . Каждое из них характеризуется как достоинствами , так и недостатками . По мнению автора настоящей работы , наиболее рациональное определение представлено в книге [никол.,брук.,1985] - это определение системы через ее свойства . Приведем упрощенный вариант этого определения . О 3.2.1).Системой называется любой объект , который обладает следующими четырьмя свойствами : 1). целостностью и членимостью : а). это свойство определяется наличием элементов , из которых система состоит ; 2). наличием связей между элементами : а). чтобы создать систему из элементов , их нужно соединить друг с другом посредством связей : I). связь - это нечто осуществляющее без изменения ( в идеале ) передачу : a). материи ; b). энергии ; c). информации ; при передачи информации и вещества происходит и передача энергии ; 3). организованностью : а). система всегда обладает определенной организацией ; б). наличие организации характеризуется величиной энтропии системы ; в). организация системы характеризуется тем , что энтропия самой системы всегда меньше энтропии системоформирующих факторов ; 4). интегративными качествами ; а). всякая система обладает общесистемными ( интегративными ) свойствами , то есть качествами , присущими системе в целом и не присущими отдельно взятому элементу или элементам . В общем-то , все равно , какую систему мы хотим построить : 1). техническую ; 2). экономическую ; 3). политическую ; 4). кибернетическую ; 5). биологическую и т . д . Есть общие принципы , которыми можно ( да и нужно ) руководствоваться при создании любой системы . Автор данной работы на основе : 1). трудов [см.список на стр.33] ; 2). лекций Кондратьева С . Л . , д . т . н . , проф . , ведущего занятия по интеллектуальным системам на ФПК СПбГТУ ; 3). лекций Чалова Д . В . , к . т . н . , доцента кафедры СТ и ЭВМ СЗПИ ; 4). некоторого собственного практического опыта , приобретенного при создании нескольких систем различной природы сформулировал ряд основных принципов , которые , по его мнению , необходимо учитывать при проектировании и создании СИИ и РК-машин . Перечислим эти принципы . К ним прежде всего относятся : 1). принцип системности : а). должна быть цель создания системы ; б). надо определить структуру - одну из основных и самых важных характеристик системы ; в). нужно рассматривать систему как совокупность взаимодействующих частей ; 2). принцип реализуемости : а). требуется определить , реализуема ли вообще на основе имеющихся у нас данных и технологий стоящая перед нами задача ; б). если задача принципиально реализуема , то необходимо найти механизмы ее реализации с учетом имеющихся средств конструирования СИИ ; в). обязательно нужно определить : a). сложность ; b). трудоемкость ; c). времяемкость решаемой задачи , так как система может быть : a). принципиально реализуемой ; но если , например , на ее разработку потребуется : b). сто тысяч лет ; c). вложить триллион человеко-часов ; то подобную систему , разумеется , конструировать не стоит ; 3). первый принцип развития : а). во сколько нам обойдется разработка и создание системы ( здесь имеется в виду денежное выражение стоимости ) ; б). как долго система будет функционировать ; в). что с этой системой делать , когда она устареет ; 4). второй принцип развития : а). система претерпевает разные фазы жизненного цикла : a). зарождение ; b). развитие ; c). застой ( стагнация ) ; d). разрушение или : I). изменение ; II). совершенствование ; III). перестройка ; 5). третий принцип развития : а). система должна непрерывно : a). развиваться ; b). совершенствоваться ; c). изменяться и это необходимо учитывать ; 6). принцип целенаправленности : а). цель создания системы , поставленная в соответствии с принципом системности , должна быть раскрыта и конкретизирована ; 7). принцип целостности и членимости : а). в каждой системе можно выделить множество подсистем ; б). совокупность выделенных подсистем образует объект качественно новый ; 8). принцип формализации : а). какими формализмами мы можем оперировать при решении заданной проблемы ; б). можем ли мы вообще формализовать поставленную перед нами задачу ; 9). принцип поиска новых путей решения задачи : а). если , пользуясь традиционными методиками , мы не в состоянии : a). полностью реализовать требуемую систему ; b). полученный результат реализации нас не удовлетворяет по тем или иным параметрам ; то нам следует : c). совершествовать технологию ; d). искать иные пути решения задачи в рамках имеющихся методик ; e). создавать новые формализмы ; f). искать пути выхода за рамки традиционных формальных систем ; g). пользоваться эвристическими методами решения ( принцип эвристических методик : " не знаю почему , но работает именно так , а не иначе " ) ; h). искать новые эвристики ; j). комбинировать вышеуказанные способы решения ; 10).принцип опоры на фундаментальные законы природы : а). необходимо пользоваться при проектировании СИИ и РК-машин , как и в других областях науки и техники в процессе разработки технических систем , например , при : a). создании ракетных двигателей ; b). конструировании атомной электростанции ; c). строительстве подводной лодки и т . д . фундаментальными законами природы ; б). если подобных естественно-научных законов еще не выявлено , то это не значит , что их нет совсем ; поэтому такие закономерности следует хотя бы попытаться сформулировать ; в). законами природы целесообразно пользоваться осознанно и целенаправленно , а не интуитивно ; 11).принцип иерархичности и декомпозиции : а). СИИ и РК-машина должна описываться на разных уровнях : a). фундаментальные законы , положенные в их основу ; b). формализмы , которые можно использовать для СИИ и РК-машин ; c). практическое применение фундаментальных законов и формализмов на уровне системы в целом ; d). описание подсистем СИИ или РК-машины и их реализация ; e). описание и реализация элементов ; разбиение на уровни может проводится другими путями ; предложенный способ описания принципиально отличается от всех остальных тем , что он базируется на существующих фундаментальных законах ; 12).принцип многоаспектности : а). существуют различные аспекты : a). информационные ; b). алгоритмические ; c). морфологические ; d). процессные ; e). структурные ; f). организационные ; g). функциональные ; б). многоаспектность - это разные точки зрения на одну и ту же систему ; в). многоаспектность приводит к : a). полидекомпозируемости ; b). неоднозначности ; c). множественности разбиения ; 13).принцип однократной регистрации идентичных сообщений : а). система должна перестраивать свою структуру ( например - структуру данных ) только при приеме новой информации ; б). поэтому должны быть разработаны соответствующие механизмы для быстрого и эффективного определения , существует ли уже поступающая в СИИ или РК-машину информация о чем-либо или нет ; в). если такой информации не существует , то система должна под нее подстраиваться ; г). если же информация уже существует , то СИИ или РК-машина должна отреагировать на нее каким-либо образом , но не перестраивать структуру , если только на это нет прямого указания ; д). перестройка структуры системы - самая сложная и энергоемкая процедура , поэтому ее требуется производить как можно реже и в случаях только крайней необходимости ; 14).принцип поэтапного ввода в действие : а). любую СИИ или РК-машину можно разрабатывать поэтапно , то есть как только мы разработали какую-то часть , ее можно и нужно сразу же включить в дело ; 15).принцип быстрого прототипа : а). наилучшая общепризнанная стратегия разработки СИИ - это " пробуй как можно раньше , не вдаваясь в тонкости всех процессов , которые свойственны моделируемой системе " ; б). что получится - потом дорабатывается и улучшается ; 16).принцип исторического опыта : а). требуется учесть опыт , наработанный в области создания СИИ , проанализировать его ; б). если нет практического опыта , то необходимо выяснить , существуют ли хотя бы теоретические проработки того или иного вопроса , какими знаниями , пригодными для создания СИИ , мы обладаем вообще ; 17).принцип унификации и типизации ( единообразия ) реализуемых решений : а). нужно стараться не изобретать велосипед , а пользоваться уже достигнутым , например : a). разработанными теориями ; b). существующими структурами ; c). имеющимися разработками и т . д . ; 18).принцип модульности : а). можно рассматривать в качестве модулей отдельные : a). компоненты ; b). части ; c). совокупности частей или компонентов и составлять из них систему ; 19).принцип минимального количества типов модулей : а). количество типов модулей ( элементарных строительных блоков ) должно быть минимальным , но таким , чтобы можно было собрать всю систему в целом ( например , всего из тридцати трех букв русского языка { строительных кирпичиков } создается многобразие всех его : a). слов ; b). словосочетаний ; c). фраз ; d). предложений ; e). дискурсов ; f). стилей ; 20).принцип парадоксальной минимальности : а). существует возможность использования одного и того же элементарного блока для выполнения разных функций . Напри- мер , можно написать программный блок , который будет создавать рациональную схему как для БД , так и для БЗ , при этом сложность его организации увеличится незначительно по сравнению с тем же блоком , который создает схему или только для БД , или только для БЗ . 21).принцип неформализуемости оценки качества : а). оценка : a). качества разработанной СИИ или РК-машины ; b). эффективности применения СИИ или РК-машины возможна только экспертами , то есть найти математические выражения , которые бы определяли качество созданной системы принципиально невозможно , так как для разработки СИИ или РК-машины неприменимы классические методы . 22).принцип живучести : а). нужно учесть , чтобы при выходе из строя какого-нибудь : a). узла ; b). блока ; c). части вся система могла продолжать работу без вышедшего из строя элемента ; б). обычно живучесть обеспечивается дублированием элементов ; в). более прогрессивная методика - это когда другие элементы берут на себя , пусть даже временно , функции вышедшего из строя узла ; 23).принцип одного руководителя ( для относительно простых иерархических систем ) : а). на каждом этапе функционирования система должна подчиняться ( в идеале ) в общем случае только одному главному элементу , управляющему ее работой ; 24).принцип парадоксального управления : а). в очень сложных , парадоксальных системах бывает , что часть системы ведет себя по отношению к целому , как целое по отношению к своей части ; 25).принцип новых задач : а). тесно связан с принципом непрерывного развития ; б). в СИИ ( РК-машину ) желательно всегда включать возможности решения новых задач ; 26).принцип интеграции : а). реальная СИИ ( РК-машина ) всегда должна быть комплексной , то есть состоять из других , менее сложных систем ; б). виды интеграции : a). горизонтальная - объединяются системы одного уровня ; b). вертикальная - объединяются системы разных уровней ; c). смешаная - объединяются системы горизонтальных и вертикальных уровней ; 27).принцип рационального использования ресурсов : а). незачем без нужды разбазаривать средства и энергию ; б). структура системы должна быть минимально необходимой , но достаточной для достижения всех требуемых целей ; 28).принцип децентрализованной обработки информации : а). в распределенных СИИ ( РК-машинах ) информацию нужно обрабатывать по месту возникновения и ее использования ; 29).принцип совершенствования организационной структуры : а). структура системы должна непрерывно совершенствоваться ; 30).принцип интегративности или эмержентности : а). свойства системы не являются свойствами сложения ее составляющих , здесь появляются новые свойства , особые , не присущие составляющим частям ; б). в сложных парадоксальных системах этот принцип может не выполняться . 31).принцип многоэтапности и итерационного характера процесса проектирования : а). система разрабатывается поэтапно ; б). каждый новый блок проверяется , и если он не устраивает разработчика по тем или иным причинам , то в процессе проектирования можно сделать : a). шаг назад ; b). спроектировать блок заново ; 32).принцип совместимости и согласованности подсистем : а). информационных ; б). логических ; в). алгоритмических ; г). структурных и др . ; а). так как каждая система развивается по своему , необходимо обеспечить требуемое взаимодействие ;