4.5.11.WorkBench-системы

Основные характеристики:

1. Использование определенной технологии проектирования на протяжении всего ЖЦ целевого продукта.

2. Вертикальная интеграция инструментальных средств, обеспечивающая связи и совместимость по данным между различными инструментами, используемыми на разных стадиях создания целевой системы.

3. Горизонтальная интеграция моделей и методов, используемых на одной стадии проектирования.

4. Сбалансированность инструментария, «необходимость и достаточность» каждого инструмента.

VITAL (80-е г.г.).

Основные средства:

KAT (Knowledge Acquisition ToolKit) – подсистема анализа;

FTDT (Functional and Technical Design Tool) – подсистема проектирования;

ЯПЗ для кодирования знаний;

V&VT (Validation and Verification Tool) – подсистема проверки и верификации;

VT (Visualization Tool) – подсистема поддержки и отладки.

VITAL – система, пригодная для промышленного применения. Обеспечивается это средствами трансформации БЗ в процедурное представление и развитыми средствами визуализации для поддержки навигации по крупным БЗ.

Проект VITAL определил дальнейшую философию развития WorkBench-систем.

KEATS (кон. 80-х г.г.) – Knowledge Engineer Assistant.

В состав первой версии системы (KEATS-1) вошли:

Редактор текстов CREF (Cross Reference Editing Facility);

Графический редактор GIS (Graphical Interface System);

Фрейм-ориентированный язык описания знаний KDL (Knowledge Description Language);

Интерпретатор продукционных правил COPS (Context Oriented Production System).

CREF автоматизирует анализ текстовых документов и допускает установление связей между фрагментами типа «ссылается», «обобщает», «заменяет», «предшествует».

GIS позволяет инженеру знаний быстро построить представление концептуальной модели ПО. Элементами графического представления могут быть как фрагменты, выделенные посредством компонента CREF, так и произвольные объекты исследуемой ПО. Используются два вида графических элементов: классы и примеры. Разные типы отношений между элементами показываются разными стрелками. Такое графическое представление автоматически транслируется в текст на KDL. Поддерживается и обратная трансляция.

Недостатком KEATS-1 является отсутствие автоматического интерфейса между CREF и GIS, т.е. обмен данными между ними требует большого объема ручной работы. Этот недостаток был значительно сокращен подсистемой ACQUIST системы KEATS-2.

В этой подсистеме выделение фрагментов реализуется при помощи ручного указания и задания имени понятия, релевантного отмеченному тексту. Нескольким фрагментам может быть поставлено в соответствие одно и то же понятие. Понятия могут быть заранее перечислены инженером по знаниям или генерироваться непосредственно в процессе анализа текста.

Реализован лексический анализ. Имеется возможность задать фильтр (перечисление) для отсеивания слов, не представляющих интереса. На понятиях может быть задана иерархическая структура. Пользователь может определить в одну группу близкие понятия и наименовать ее. Группы понятий также могут быть подвергнуты обобщению.

Для того, чтобы инженер по знаниям имел целостное представление о той структуре понятий, которую он создает, в ACQUIST имеется возможность построить карту текущей структуры. Для одного и того же множества понятий, групп и фрагментов может быть построено много карт, каждая из которых соответствует некоторому «взгляду» на отношения между элементами.

Сохраняемые версии результатов анализа называются здесь теориями. ACQUIST позволяет переключаться между теориями, а также объединять их. ACQUIST реализован с использованием методологии ООП: фрагменты, понятия и группы реализованы как объекты.

Основное назначение KEATS – поддержка разработки ЭС на критических стадиях – приобретение и кодирование знаний, отладка БЗ.

Основные компоненты современной версии KEATS:

1. ACQUIST – средство фрагментирования текстовых источников знаний (позволяет разбить текст или протокол интервью с экспертом на множество взаимосвязанных аннотированных фрагментов (гипертекст) и создать концепты (понятия)).

2. FLIK – фреймово-ориентированный ЯПЗ/

3. GIS – графический интерфейс, используемый:

   1. для создания гипертекстов и концептуальных моделей с помощью ACQUIST.

   2. для проектирования фреймовых систем на основе FLIK.

4. ERI – базисный интерпретатор правил, обеспечивающий прямой и обратный вывод на системе продукций.

5. TRI – визуальный интерпретатор правил, демонстрирующий трассу выполнения продукций в виде мозаичной таблицы.

6. Tables – интерфейс манипулирования таблицами.

7. CS – язык описания ограничений.

8. TMS – немонотонная система сопровождения истинности, тесно связанная с ERI, FLIK, CS.

9. TMV – графический интерфейс подсистемы TMS.

Shelly

Система Shelly является представителем следующего поколения программной поддержки KADS-методологии. Она способна не только обеспечивать выполнение работ, предусматриваемых методологией, но и советовать инженеру знаний, когда и как выполнять ту или иную работу, а также объяснять, почему это необходимо.

Согласно KADS-методологии проводится анализ четырех типов знаний, относящихся к уровням:

1. Стратегий.

2. Задач.

3. Выводов.

4. Предметной области.

KADS-методология была использована при создании самой системы Shelly, поэтому проиллюстрируем на ее примере.

К уровню стратегий относятся знания, обеспечивающие гибкость разрабатываемой системы, ее способность решать разнообразные проблемы, выбирая или формируя подходящие стратегии. Для Shelly такими проблемами являются:

• управление деятельностью инженера по знаниям, разрабатывающего прикладную ЭС;

• слежение за процессом разработки ЭС;

• выдача комментариев, объяснений, рекомендаций по требованию пользователя.

Знания стратегического уровня, необходимые для решения этих проблем, представляют собой набор правил, задающих условия начала и завершения каждого вида работы, предусмотренного KADS-методологией.

Иерархия видов работ, а также описания тех работ, выполнение которых поддерживается Shelly, составляют знания уровня задач.

К уровню выводов относятся знания о конкретных действиях, с помощью которых может быть выполнена та или иная работа.

Уровень предметной области составляют описания тех объектов, над которыми могут выполняться действия, относящиеся к уровню выводов. Различаются:

1. Объекты, используемые в KADS-методологии («понятие», «метакласс» и т.п.).

2. Объекты, обусловленные программной реализацией методологии («фрагмент», «связь» и т.п.).

3. Объекты, обусловленные природой интерфейса («окно», «текст» и т.п.).

Каждому виду деятельности в Shelly соответствует свое инструментальное средство AST (Activity Support Tool).

Центральным модулем является управляющий модуль «Advice&Guidance». Он предназначен для:

• информирования пользователя о текущем состоянии разработки его прикладной ЭС;

• ответов на конкретные вопросы пользователя;

• выдачи рекомендаций по дальнейшим действиям;

• активизации необходимого AST;

• выдачи предупреждений в случае нарушения пользователем KADS-методологии.

Этот модуль может функционировать в двух режимах. Режим «локального совета» активируется посредством явного запроса от пользователя. Во втором режиме система следит за действиями пользователя и производит выдачу рекомендаций и объяснений.

Рабочую память Shellyсоставляют БЗ, БД о разработках ЭС, база внешних форм. В БЗ хранятся описания объектов KADS-методологии и соответствующих видов деятельности. Каждый вид деятельности представлен фреймом следующего вида:

Описание: <текст>

Цель: <текст>

Когда: <текст>

Как: <текст>

Вход: <объект KADS-методологии>

Выход: <объект KADS-методологии>

Связан с: <вид деятельности>

Поддерживается: <AST>

В БЗ имеется набор правил, позволяющих управлять процессом разработки прикладной ЭС, следующего вида:

ЕСЛИ <деятельность1> по проекту X = «завершена» И

<деятельность2> по проекту X = «завершена»

ТО возможно начать <деятельность3> по проекту X

В БД о разработках ЭС хранятся экземпляры объектов KADS-методологии, построенные на конкретном предметном материале, а также информация о текущем статусе каждого вида деятельности («завершена», «начата», «не начата»).