6. Структура босэс «Дуэль».

Бортовая оперативно-советующая экспертная система «Дуэль» предназначена для интеллектуальной поддержки летчика в одном из самых сложных и напряженных режимов его работы в ТБС ДБ (дальний воздушный бой) [2, 3].

Процесс принятия решений требует быстрого качественно-количественного анализа большого объема имеющейся информации, часто в условиях неполной и/или неточной информации. Проведение такого анализа на достаточно глубоком уровне летчиком самостоятельно, без аппаратной поддержки, весьма проблематично в условиях работы, связанных с дефицитом времени и сверхэкстремальной психологической напряженностью. Это обстоятельство привело к необходимости разработки ЭС «Дуэль» класса БОСЭС. Конечная цель работы по созданию ЭС «Дуэль» – реализация БЭС на борту самолета. Для достижения этой цели необходим этап создания на ПЭВМ прототипа БЭС – исследовательской ЭС (ИЭС). ИЭС может использоваться в двух направлениях: как инструмент для совершенствования (отладки) базы данных (БД) и базы знаний (БЗ) ЭС и как наземный тренажер для летчиков. Для того чтобы ИЭС могла решать эти задачи, на ПЭВМ разработана система имитационного моделирования (СИМ), которая включает в себя ЭС, имитатор внешней среды и бортовой информационной среды для ЭС. В СИМ входят модели объектов (агентов), участвующих в рассматриваемом режиме, модели взаимодействия этих объектов, модели характерных для этого режима ситуации и развития этих ситуаций во времени.

В данном пункте обсуждается проект реализации на ПЭВМ ИЭС, включающий в себя структуру БЭС, способ формализации ПО, логико-лингвистическую модель ПО.

ИЭС может работать в трех режимах: штатный (бортовой) режим работы ЭС с выдачей рекомендаций и подсказок на экраны индикаторов в СИМ; режим пошагового просмотра работы ЭС, содержимого файлов БД и БЗ, объяснений, инструкций и т.п.; режим редактирования БД и БЗ. В рассматриваемом прототипе ЭС БД и БЗ носят детерминированный характер. При дальнейшем развитии ЭС предполагается использование также аппарата вероятностных оценок и нечетких знаний.

На рис. 6 приведена структурная схема реализации ЭС «Дуэль» на ПЭВМ. Тонкими линиями со стрелками обозначен процесс обмена информацией между блоками ЭС, жирными – процесс активизации одних блоков другими.

Рис. 6. Структура БОСЭС «Дуэль»

Рис. 7. Функциональная схема БОСЭС «Дуэль»

ЭС общается с внешним миром посредством двух блоков: «внешняя среда» (ВС) и «входная информация пользователя» (ВИП) (рис. 7). Блок ВС представляет собой файл, который передает информацию из штатной бортовой информационной среды носителя ЭС в базу данных (БД) и обратно. Этот файл содержит информацию от бортовых датчиков, штатных бортовых алгоритмов, органов управления кабины (т.е. летчика), которая поступает в БД. БД передает в файл ВС результаты работы ЭС, рекомендации летчику, подсказки на ТП, параметры для регистрации в бортовую систему объективного контроля (СОК) и объяснения для предъявления летчику в нештатном режиме работы ЭС. Блок ВИП служит для оперативной настройки ЭС в конкретных условиях работы и позволяет менять характеристики взаимодействующих объектов и их подсистем.

Собственно ЭС включает в себя три функциональных блока: базу данных с системой управления базой данных (СУБД), базу ММ и оболочку ЭС. БД и СУБД содержит множество файлов, которые можно объединить в четыре группы по их функциональному назначению:

1. файлы исходных данных;

2. файлы внутренних переменных;

3. файлы результатов работы ЭС;

4. файлы функциональных (работающих) блоков ЭС.

К первой группе файлов относятся файлы, содержащие информацию об объектах, которая поступает из ВС и ВИП. Вся поступающая извне информация систематизируется и распределяется по этим файлам. Причем информация об одном объекте может храниться в нескольких файлах (в том случае, если объект характеризуется очень большим объемом информации), и в то же время один файл может содержать информацию о нескольких однородных объектах. Эта группа содержит 10 файлов.

Ко второй группе относятся файлы, в которых хранится информация, сформированная или сгруппированная в ЭС. Эта группа содержит 5 файлов.

К третьей группе относятся файлы, в которые поступают результаты работы ЭС для передачи их в блок ВС, откуда информация передается на индикаторы и в СОК. Эта группа содержит 4 файла.

К четвертой группе относятся файлы, в которых хранятся тексты функциональных («рабочих») блоков ЭС, т.е. фрагменты базы знаний. Эти блоки представляют собой упорядоченные наборы правил, и они могут работать внутри СУБД, без оболочки ЭС (инструментарий СУБД позволяет это сделать). Это следующие блоки:

1. активизации СЦ (БАС),

2. отбора данных для ММ текущего СЦ (БОД ММ СЦ) и

3. отбора данных для базы правил текущего СЦ (БОД БП СЦ).

Разрабатываемая ЭС имеет БЗ интегрированного типа, т.е. знания представлены двумя различными способами: продукционным (блок «оболочка ЭС») и традиционными алгоритмами или ММ (блок «база ММ»).

База ММ содержит 15 алгоритмов, написанных на Фортране и сгруппированных по сценариям. Для каждого СЦ выделена система алгоритмов, функционирующих только в нем. Эти алгоритмы называются нештатными (внутренними для ЭС) в отличие от штатных бортовых алгоритмов, функционирующих на борту самолета без учета потребностей ЭС. Бортовая аппаратура и штатные бортовые алгоритмы поставляют в ЭС большое количество информации о состоянии внешнего мира и собственных систем через блок ВС, однако она оказывается недостаточной для решения возникающих проблем и вывода рекомендаций летчику на их разрешение. Но этот объем информации позволяет получить недостающие знания с помощью нештатных алгоритмов внутри ЭС. В основном это процедуры, имитирующие некоторые фрагменты внешнего мира путем решения дифференциальных уравнений (мы назвали такие алгоритмы ММ). ММ осуществляют прогноз текущей Пр с/с, возникшей в СЦ, до ее завершения и рассчитывают оценки моментов времени наступления прогнозируемых событий. Целесообразно также чисто логическое моделирование и прогнозирование событий с целью расширения возможностей ЭС и класса разрешимых ситуаций.

Блок «оболочка ЭС» помимо инструментария обработки БЗ содержит набор правил-продукций для формирования рекомендаций и подсказок летчику и объяснения к этим правилам. Правила сгруппированы по сценариям (СЦбт) так же, как и ММ. Один СЦ содержит от 20 до 200 правил. Набор правил для каждого СЦ является неупорядоченным и требует специального инструментария оболочки ЭС для обработки правил и вывода рекомендаций и подсказок.