61

1.3. Абстрактные графодинамические ассоциативные машины

1. Графодинамическая парадигма обработки информации

Основной задачей данного раздела является определение графодинамической парадигмы обработки информации как наиболее перспективной основы для создания интеллектуальных систем нового поколения, в которых должны поддерживаться сложноструктурированные базы знаний большого объема, сложные стратегии и механизмы решения трудноформализируемых задач, высокий уровень гибкости используемых стратегий и механизмов решения задач, высокий уровень интегрируемости различных моделей переработки знаний, асинхронизм и высокий уровень параллелизма. Кроме того, здесь же осуществляется уточнение основных понятий, связанных с графодинамической парадигмой и уточнение предлагаемого подхода к созданию комплекса средств, ориентированных на поддержку интеллектуальных систем нового поколения.

Данный раздел может быть использован в качестве учебного пособия по дисциплине «Инструментальные средства и технологии проектирования интеллектуальных систем» для студентов специальности «Искусственный интеллект».

1. Концепция графодинамических моделей

Ключевые понятия:графодинамические параллельные асинхронные моде­ли; формальная модель обработки информации; интеграция; интерпретация.

Одной из характерных особенностей современного состояния информатики является наличие огромного многообразия способов, парадигм, принципов, методов организации обработки информации. Основным источником такого многообразия на сегодняшний день являются работы в области искусственного интеллекта. При этом следует подчеркнуть, что многообразие способов организации обработки информации находит отражение не только во множестве языков программирования, во множестве программных инструментальных средств проектирования интеллектуальных систем, но и в аппаратных средствах, в архитектурах компьютеров новых поколений.

Для того чтобы разобраться во всем многообразии способов организации обработки информации, необходимо, во-первых, иметь возможность абстрагироваться от несущественных деталей реализации и, во-вторых, иметь возможность так трактовать сравниваемые способы обработки информации, чтобы были исключены их несущественные отличия, несущественные особенности.

Таким образом, важнейшим подходом к исследованию раз­личных способов организации обработки информации в современных системах является исследование соответствующих формальных (абстрактных) моделей.

Основными особенностями рассматриваемых в данной книге моделей являются:

• графодинамический характер, т.е. представление перерабатываемой информации в виде нелинейных конструкций и структурная перестраиваемость системы связей между элементами памяти (абстрактной или аппаратно реализованной) в ходе переработки хранимых в этой памяти информационных конструкций;

• ассоциативность, т.е. использование ассоциативного метода доступа к требуемым фрагментам перерабатываемой информации;

• параллелизм;

• асинхронность;

• возможность обработки информации с помощью операций высокого уровня.

Модели обработки информации указанного класса будем называть графодинамическими параллельными асинхронными моделями. Нетрудно заметить, что перечисленные выше свойства этих моделей тесно связаны друг с другом и являются полной противоположностью свойствам классических фон-Неймановских моделей обработки информации, лежащих в основе семейства традиционных компьютеров. К числу свойств классических моделей относятся:

1. линейный характер перерабатываемых информационных конструкций, линейный характер связи между элементами памяти и структурно фиксированный характер изменения состояния памяти;

2. адресный метод доступа к требуемым фрагментам перерабатываемой информации, в основе которого лежит фиксированное, т.е. неизменяемое в процессе обработки информации, взаимно однозначное соответствие между множеством элементов памяти и множеством их имен (идентификаторов), – такие имена (в качестве которых обычно используются натуральные числа) называются адресами элементов памяти;

3. последовательный характер переработки;

4. синхронный, т.е. основанный на централизованном управлении, характер организации обработки информации;

5. низкий уровень операций обработки информации.

Подробнее о перечисленных свойствах классических моделей обработки информации см. в работе [129] (Глушков В.М..1974пр-РекурМиВТ).

Термин "графодинамика" заимствован нами из работы [10] (Айзерман М.А..1988ст-ДинамПкАС).

Известными примерамиграфодинамических моделей обработки информации, в частности, являются алгоритмы Колмогорова [259] (Колмогоров А.Н..1958ст-кОпредА), вегетативная машина Борщева [64] (Борщев В.Б.1989ст-ВегетМ), всевозможные графовые грамматики [379; 376; 377; 378] (Петров С.В..1978ст-ГрафоГиА ;Петров С.В..1977ст-ГрафоГиЗГ ;Петров С.В..1977ст-НормаФГГ ;Петров С.В..1977ст-СтандФГГ).