диссертация модальная логика

-221 -

'мин_расход_топлива_и_масла' (е). 'удовлетвор_треб' (е). 'алтайдизель'(f).

'требует_доработки '(f). многоцелевой(Х):- 'удовл етвор_треб'(Х).

'удовлетвор_треб'(Х): - 'произв_трактора'(Х),

'наименьшие_затраты_на_ТО'(Х), 'высокий_ресурс'(Х), многотопливн(Х).

'произв_трактора'(Х):- 'повышенный_запас_кр_момента'(Х).

'низк_нач_стоим'(Х):- 'модификации_без_изменения_базы'(Х), not многотопливн(Х),

not многоцелевой(Х).

'нормы_экологии'(Х):- 'регулировка_на_2_уровня'(Х), 'мин__расход_топлива_и_масла'(Х).

- 2 2 2 -

Программа 2

% база данных преди¥ат('доработка_под_потребителя','реализует_потребности_заказчика',АСУ), предикат('кр_момент','определяет_необходимость','доработка_под_потребителя'). предикат('кр_момент','зависит',АСУ).

м ноготопливность,связана,АСУ). предикат(предикат(АСУ,способствует,'кр_момент'). предикат(АСУ,'реализуется_в_процессе_разработки','доработка_под_потребителя'). предика1(АСУ,'является_элементом_о6еспечения',многотопливность). предикат(АСУ,о6еспечивает,'регулировка_на_2_уровня').

предикат(многотопливность,'обеспечивается_по_спец_заказу','доработка_под_потребителя'), предикат('регулировка_на_2_уровня',предполагает,'доработка_под_потребителя').

предикатедизель__Алтайдизель','должен_соответствовать',"требования_потребителя"). предикат('дизель_Алтайдизель','должен_удовлетворять','тре6ования_эргономики'). предикат('дизель_Алтайдизель','должен_сохранить','наименьшая_нач_стоимость'). предикат('дизель_Алтайдизель','должен_соответствовать','нормы_экологии'). предикат("требования_потребителя",'должны_быть_учтены','дизель_Алтайдизель'). предикат('требования_эргономики','влияют_на_спрос','дизель_Алтайдизель'). предикат('наименьшая_нач_стоимость','определяет_жизнеспособность','дизель_Аптайдизель') предикат('нормы_экологии','осложняют_работу','дизель_Алтайдизель').

предикат("требования_потребителя",'оговаривают_нео6ходимость','высокий_ресурс'). предикат("тре6ования_потре6ителя",'предусматривают',"доработка_под_потре6ителя"). предикат('требования_потребителя',предполагают,мин_расход_топлива_и_масла). предикат('требования_потребителя',должны_соответствовать,наименьшие_затраты_на_ТО), предикат('требования_потребителя',оговаривают_необходимость,многоцелевая_ориентация). предикат('требования_потребителя',оговаривают_необходимость,наивысшая_производительность_тра1стора). предикат(высокий_ресурс,оговаривают_необходимость,'требования_потребителя'). предикат(высокий_ресурс,зависит_от,наивысшая_производительность_трактора). предикат(наивысшая_производительност1._трактора,снижает,высокий_ресурс). предикат(наивысшая_производительность_тра1сгора,отвечает,'требования_потребителя'). предикат(многоцелевая_ориентация,отвечает,'требования_потре6ителя'). предикат(многоцелевая_ориентация,влияет,мин^)асход_топлива_и_масла). предикат(многоцелевая_ориентация,влияет,наименьшие_затраты_на_ТО). предикат(наименьшие_затраты_на_ТО,зависят_от,многоцелевая_ориентация). предикат(наименьшие_затраты_на_ТО,должны_составляться,'требования_потре6ителя'). предикат(мин__расход_топлива_и_масла,зависит,многоцелевая_ориентация). предикат(мин^)асход_топлива_и_масла,должен_отвечать,'требования_потребителя'). предикат('доработка_под_потребителя',отвечает,'требования_потребителя').

предикат('доработка_под_потребителя','приводит_в_соответствие_требованиям','кр_момент'). предикат('доработка_под_потребителя','обеспечивается_по_спец_заказу','регулировка_на_2_уровня').

предикатедоработка_под_потребителя','может_обеспечить',многотопливность). предикатерегулировка_на_2_уровня',предполагает,ЛСУ).

предикате'мин_нач_стоимость','зависит_от7мин_металлоемкость'). предикатемин_нач_стоимость','зависит_от','мин_металлоемкость'). предикатемодификации_без_изменения_базы','должны_снижать','мин_нач_стоимость'). предикат('модификации_без_изменения_базы',предполагает,'мин_металлоемкость'). предикатемин_металлоемкость','не_должна_возрастать','модификации_без_изменения_базы').

% связь между сущностями одного уровня ypoBeHb(Entityl):- предикат(Еп111у1, link, Entity2, level).

% связь между сущностями разных уровней

-223 -

CBH3b(Entityl, Entity,level):- предикат(Еп1!1у1, _ , Entity2, level),

предикат(Ет11у1, _ , Entity, level).

В ы в о д ы

в результате проведенного исследования можно сделать следующие выводы о возможностях применения логики в процессе формирования образа объекта проектирования:

1. На ранних стадиях проектной деятельности применяются все возможные схемы ведения рассуждений, и каждая из них обладает своими особенностями. Так, рассуждения по аналогии носят явно выраженный когнитивный характер, который проявляется в процессе выбора прототипов технических изделий; практически все известные формы индуктивных рассуждений являются действенным механизмом в накоплении знаний о создаваемом техническом изделии; дедукция позволяет генерировать следствия, которые могут быть получены при употреблении логически корректных правил вывода; гипотетико-дедуктивный метод играет роль важного этапа в традиционной для конкретной области знания информационной технологии; традукционное умозаключение применяется в качестве схем переноса имеющихся знаний на проектируемые объекты.

2.Логике может быть отведена роль логического формализма как средства представления и анализа знаний.

3.В качестве формализма описания знаний проектировщика можно использовать исчисление предикатов первого порядка, при помощи которого полностью описывается структура системы (объекта проектирования). Наличие полного множества правил вывода дает возможность выводить логические следствия аксиоматической теории. Теория будет точно описывать систему, если при должной интерпретации все следствия теории будут истинными для системы.

-2 2 4 -

4.Исчисление предикатов позволяет дать однозначное определение объекта проектирования и избежать различных его толкований среди специалистов, работающих над созданием изделия.

5.В процессе формирования образа объекта проектирования на самых начальных этапах в наиболее сложных ситуациях целесообразно использовать аппарат "модельных множеств" Я. Хинтики в сочетании с понятием "концептуального каркаса" К. Поппера.

6.Этап формирования концептуального образа объекта проектирования с позиций традиционной логики начинается с получения кортежа от ведущих специалистов и заканчивается процессом наложения выводов сорита на когнитивно-ориентированную иерархию семантических сетей. С точки зрения математической логики сюда следует отнести также описание образа объекта проектирования средствами исчисления предикатов первого порядка и генерацию выводов Пролог-системой.

7.В процессе перехода от знаний проектировщика к программе на языке Пролог уместна любая из рассмотренных нами схем. Предпочтение стоит отдавать следующей: знания профессионала - исчисление предикатов первого порядка - клаузальная форма логики - Пролог, по причине ее основательности.

8.Программное обеспечение "Сорит" и Пролог-систему следует использовать как взаимодополняемые механизмы при формировании концептуального образа объекта проектирования.

9.При необходимости полученные программы на языке Пролог могут быть доведены до уровня экспертной системы, которая будет не только генерировать выводы, но и объяснять их.

-225 -

6 КОГНИТИВНЫЕ МОДЕЛИ И КОГНИТИВНАЯ ГРАФИКА В ЭСКИЗНОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ

6.1 В з г л я д н а п р о б л е м у с п о з и ц и и т е о р и и	ц е л о с т н о г о
о б р а з а

Этап эскизного проектирования, включаюгций в себя исходные проектные расчеты и компоновочные работы, можно считать завершающим этапом ранних стадий проектирования. Компоновочный чертеж представляет собой вполне конкретный образ проектируемого изделия, отвечающий требованию реальности. Это означает, что на его основе имеется возможность создать работоспособное изделие. Если в предыдущих главах рассматривались

подходы к формированию направлений деятельности более общего плана, то в данной главе рассмотрение обретает более конкретный план. Компоновочный чертеж, выполненный на основе проектных расчетов, это предельно

возможный на данной стадии проектирования целостный образ будущего

изделия, который можно рассматривать в качестве паттерна распознавания сложных форм [13, с. 509], дающего представление как об изделии в целом, так

и о его компонентах. Проблема формирования целостного образа некоторого объекта деятельности и сопоставления его свойств со свойствами включаемых

компонентов далеко не нова. Она рассматривается в качестве одной из важных

в гештальттеории, поэтому, очевидно, следует принять во внимание некоторые достаточно отработанные положения этой теории.

В более общем подходе родственной проблеме уделил внимание один из основоположников гештальттеории (гештальтпсихологии) Макс Вертгеймер (1880-1943) при исследовании эффективности "продуктивного мышления" [65]. Гештальтпсихология берет свое название от немецкого ОезсЫак - структура, форма, конфигурация. М. Вертгеймер характеризовал сущность данной теории следующими словами: "Существуют связи, при которых то, что

- 2 2 6 -

происходит в целом, не выводится из элементов, существующих якобы в виде отдельных кусков, связанных потом вместе, а, напротив, то, что проявляется в

отдельной части этого целого, определяется внутренним структурным	законом
этого целого. Гещтальттеория есть это, не больше и не меньше". Легко	видеть,
что такой подход может быть принят в качестве методологической	основы

самых разнообразных областей научного и прикладного знания. Людвиг фон

Берталанфи неоднократно отмечал, что благодаря такой универсальности гештальтпсихология оказалась реальным историческим предшественником

общей теории систем. Принципы целостности, структурности, динамичности, системности, сформулированные в гештальтпсихологии применительно к психологической реальности, используются не только в психологической науке.

Идеология "целостности" представляется чрезвычайно важной на ранних стадиях проектирования. Она рассматривается при формировании признаковой

модели типа "Сорит" (раздел 3.2), когнитивно-ориентированная иерархия

семантических сетей также несет в себе идею "целостности" (раздел 2.6.2), целостную структуру мы имеем в виду, когда говорим о "концептуальном каркасе" (раздел 4.5), многозвенные логические структуры (раздел 5.5.1, 5.5.2) ориентированы на получение однозначного "целостного" представления об объекте проектирования. Идее "целостности" должно отвечать эскизное проектирование как финишный этап ранних стадий проектирования.

6.1.1 П о д х о д к и з у ч е н и ю п о в е д е н и я н о в о г о и з д е л и я с

п о з и ц и й г е ш т а л ь т т е о р и и Разработчиками сложных изделий, сложных технологий, организационных

систем подмечено интересное явление, которое как-то понимается, как-то объясняется, однако даже многоопытные профессионалы зачастую рассматривают его как некоторое таинство. Смысл его заключается в том, что любое сложное изделие, сложная техническая система очень критично себя

- 2 2 7 -

ведут на стадии пуска и на значительном отрезке стадии доводки. Однако, когда изделие доведено и прошло некоторый период наработки часов, предусмотренный ресурсом, оно обретает устойчивость в работе и неожиданную, а порой удивительную, некритичность к изменению внешних несомненно важных факторов. Диапазон таких изменений настолько значителен, что порой выходит за рамки предполагаемых разумных допуп:;ений. Тем не менее, изделие продолжает устойчиво работать. Допустить по отношению к изделию подобные "вольности" ранее просто не пришло бы никому в голову. Объяснения обычно носят следующий характер:

-изделие приработалось;

-узлы изделия вошли в предусмотренные режимы;

-в процессе наладки узлы вошли в оптимальные режимы устойчивости;

-в процессе эксплуатации неожиданно выявились дополнительные ресурсы изделия, о которых никто ранее не подозревал.

Все перечисленные объяснения в той или иной степени действительно имеют под собой почву, однако вдумчивых профессионалов они удовлетворяют лишь частично. Достаточно навязчиво все-таки присутствует мысль, что здесь имеет место что-то, пока не понятое.

Попытаемся подойти к этой проблеме с позиции гештальттеории. Основная формула гештальттеории гласит: "... Существуют связи, при которых то, что происходит в целом, не выводится из элементов, существующих якобы в виде отдельных кусков, взятых вместе, а, напротив, что проявляется в отдельной части этого целого, определяется внутренним структурным законом всего этого целого" [117]. Эта формула может внести некоторую ясность в нашу проблему. Попробуем построить некоторую логическую последовательность. Если мы констатируем факт существования некоторой субстанции (изделия, системы и т. п.) и рассматриваем ее как целое, то мы должны признать существование

-228 -

внутренних структурных законов, неотъемлемо связанных с существованием этого целого. Далее следует, что именно эти законы определяют характеристики составляющих это целое элементов, которые позволяют этому целому существовать или функционировать, если функционирование является формой существования этого целого. Таким образом, целостная структура как бы выделяет своим составляющим "ниши" существования в виде некоторых достаточно строго очертанных рамок. Если составляющий компонент не выходит за рамки существования, ему отведенные, то система продолжает благополучно существовать или функционировать.

Вернемся к нашей проблеме и начнем ее рассмотрение с процесса проектирования, а именно с его ранних стадий. Изучая опыт поколений конструкторов, можно усмотреть важную закономерность. Если создание объекта в принципе возможно, то есть его идея не противоречит законам природы, если оно необходимо обществу и общество готово нести достаточные затраты как на научные исследования, так и на проектирование, то изделие однажды обязательно появится, несмотря на любые промежуточные неудачи. Согласно гештальттеории, будет найден "целостный образ" изделия, который предполагает наличие соответствующих ему определенных компонентов, имеющих свою жизнеобеспечивающую нишу. Ввиду того, что эти ниши могут оказаться весьма обширными, то найденный "целостный образ" будет способен породить семейство изделий и это лишь вопрос времени. В процессе доводки изделия постепенно каждый узел как бы вписывается в свою нишу и машина обретает вполне определенную, а иногда значительную устойчивость, то есть невосприимчивость к возмущениям, которые ранее были для нее критичны.

Таким образом, с позиций гештальттеории просматривается следующий путь выхода на новое изделие. Нужно сформировать обобщенный образ изделия (обобщенный гештальт), который бы носил по возможности исчерпывающий характер. Если это удастся сделать, то можно без

- 2 2 9 -

преувеличения сказать, что фирме, а возможно и отрасли, будет обеспечено

направление перспективной деятельности. Важно отметить, что это не изобретательство, которое не мешает, а глубокий научный поиск, не исключающий эвристические подходы [3, 9]. Вследствие того, что процесс

проектирования эволюционен, то есть часто имеются прототипы, состав и структура объекта, в общем-то, зачастую известны. Революционность обычно

сводится к использованию принципиально новых узлов на основе ранее не применявшихся в данном изделии физических, химических и т.п. процессов.

Взяв за основу гештальттеорию как инструмент анализа ранних стадий проектной деятельности мы теперь не вольны отойти от параллелей между

такими психологическими явлениями, как формирование гештальтов и теми физическими процессами, ради которых они формируются.

Сформировав гипотетический образ изделия или центральный гештальт,

мы вынуждены думать о компонентах этого гештальта. Здесь представляется уместным привести цитату одного из создателей гештальтпсихологии

Вольфганга Келера: "Постоянные условия образуют и сохраняют систему как целое. Процессы в каждом ограниченном участке поддерживаются процессами в остальной системе и наоборот; они возникают и существуют не как

независимые части, но только как моменты во всем более широком процессе" 118]. Эта цитата наводит на мысль о необходимости рассматривать процессы, связанные с созданием нового изделия, как единый развивающийся во времени процесс, начиная от самых ранних стадий "возникновения идеи" до завершения "жизненного цикла" изделия или всего семейства. Однако это положение легко констатировать, но трудно реализовать. Необходима, прежде всего, хорошо спланированная структура конструкторского бюро и экспериментальной базы. Необходимо, чтобы руководители всех подразделений ясно представляли свою роль в этой своеобразной гештальтированной структуре. Необходим авторитетный руководитель, наделенный реальной властью. Руководители

- 2 3 0 -

конструкторских групп, занимающихся разработкой отдельных узлов, должны быть "притерты" друг к другу. Опыт говорит, что на формирование подобных структур требуется не менее десятилетия активной плодотворной совместной работы. Каждый руководитель подразделения должен иметь время и возможность "вжиться" в образ своего узла (или группы узлов) и всего изделия в целом. Он должен сформировать гещтальт своего узла и правильно соотнести

его с гещтальтом всего изделия. Известно, что в процессе достаточного срока

работы это происходит обычно само собой, если квалификация и способности субъекта отвечают общепринятым в данной области нормам.

Таким образом, мы подощли к обычным требованиям, которым должно отвечать хорошее конструкторское бюро (совместно с экспериментальной службой). Однако мы предъявили, может быть неявно, еще одно существенное

требование, а	именно	необходимость согласованности центрального образа
изделия (центрального гештальта) с локальными образами узлов			(локальными
гештальтами).	Если	так можно выразиться - требование	"сквозного

гештальтирования". Это не соблюдение субординации и даже не единомыслие (каждый вправе иметь собственную структуру мыслей), это скорее определенная культура реализации поисковой творческой деятельности в

рамках единства развития локальных компонентов, постоянно соотносимых между собой и с центральным образом изделия "центральным гештальтом".

6 . 1 . 2 С х е м а р е а л и з а ц и и т р е б у е м о й ф у н к ц и и с п о з и ц и й э м е р д ж е н т н о с т и

Потребность общества в реализации некоторой функции формируется постепенно (см. рис. 6.1).

Пусть мы нашли решение, но пока не знаем, что это:

-частный удачный случай, определяемый благополучным стечением обстоятельств;

-часть открывшихся широких возможностей.