Применение элементов искусственного интеллекта в решении прикладных задач

Вадим Николаевич Шмаль

Sergey Pavlov, master Plekhanov Russian University of Economics. Vadim Shmal, Ph. D., associate professor Russian University of Transport (MIIT).

Логико-лингвистическое моделирование

Логико-лингвистическое моделирование представляет собой шестиэтапный метод, разработанный в первую очередь для построения систем, основанных на знаниях, но он также применяется в ручных системах поддержки принятия решений и системах анализа и доставки информации. Он использует структурированные модели, основанные на знаниях, такие как графики, блок-схемы, сети и циклы обратной связи, для описания потока информации в сложных системах, таких как социальные сети и бизнес-сети. Затем эти модели можно использовать для оценки правильности передачи информации и получения ожидаемых результатов. Диапазон приложений варьируется от информационных систем и бизнес-аналитики до создания и управления знаниями, оптимизации бизнес-процессов и систем управления знаниями. Однако процесс начинается с определения конкретной предметной проблемы или предметной области и продолжается формулировкой для нее соответствующей логической модели. Этот шаг непрост, потому что разные модели, основанные на знаниях, описывают разные аспекты проблемы. Логико-лингвистическая модель строится как набор наиболее релевантных предположений, сделанных в заданной области знаний. Логико-лингвистическая модель организована как естественная иерархия, начиная с самой простой гипотезы и заканчивая самой сильной гипотезой. В строгой логической структуре предположение о первом уровне абстракции означает, что система была разработана без введения каких-либо вторичных предположений, поэтому она обладает согласованностью на высоком уровне и ограничениями на относительно низком уровне. Предположение о втором уровне абстракции означает, что система была разработана без каких-либо вторичных предположений. Предположение о третьем уровне абстракции означает, что система была разработана без каких-либо вторичных предположений. На этом заключительном этапе большинство ограничений в системе было снято, поэтому существует минимальная вероятность того, что система полностью выйдет из строя. Каждый уровень абстракции подразумевает, что определенные ограничения были удалены или сокращены. Ограничения, вводимые ограничениями на начальном уровне абстракции, обычно сокращают диапазон возможностей, доступных системе. Если на втором уровне абстракции появляются какие-либо режимы отказа, для их устранения обычно достаточно третьего уровня. Логическое моделирование начинается с определения конкретной предметной проблемы или предметной области и продолжается формулировкой для нее соответствующей логической модели. Результаты процесса моделирования показывают, какие ограничения могут быть удалены или сокращены, а какие ограничения прямо подразумеваются в логической модели. Если все ограничения сняты или уменьшены, система имеет очень высокую степень сложности. Однако, когда первичное предположение было изменено, уровень сложности обычно снижается. Время, необходимое для построения логической модели, часто обратно пропорционально количеству включенных в нее ограничений. Когда ограничений слишком много, необходимо построить разумную логическую модель, чтобы показать эффективность системы. Однако если ограничений нет, то систему можно построить очень быстро. Результаты процесса моделирования показывают, какие ограничения могут быть удалены или сокращены, а какие ограничения прямо подразумеваются в логической модели. Как отмечалось ранее, процесс начинается с определения конкретной предметной проблемы или предметной области, системы оптимизации бизнес-процессов и управления знаниями. Затем процесс переходит к формулированию соответствующей логической модели для него. В бизнес-процессах требования и ограничения системы подробно описаны в документе бизнес-требований. Точно так же ограничения, налагаемые на систему бизнес-процессами, описаны в документе бизнес-процессов. Таким образом, проблема и ограничения специфицируются и определяются вместе.

Большинство людей считают, что логическая модель должна также описывать систему. Однако часто это не так. Логическая модель конкретной системы может описывать логические отношения между ограничениями, но не может описывать или объяснять сами ограничения. Существует множество способов просмотра логической модели. Однако логические модели, как правило, дают полное представление о системе как логически, так и структурно. Таким образом, не обязательно логическая модель системы считается завершенной. Логическая модель описывает структурное представление системы, но обеспечивает структурное представление только для определенных логических ограничений. Примеры методов структурного моделирования включают топологический метод, структурную декомпозицию и методы структурной декомпозиции и реконфигурации. Хотя структура выражается структурной диаграммой, это не обязательно означает, что структура включает в себя все ограничения. Другим видом структурного моделирования является декомпозиция конструкции на слои структурных компонентов. Структура может представлять логическую систему, бизнес-процессы и логические ограничения, но она также может быть выражена в виде ограничений, определенных в бизнес-процессе, а затем назначенных логическому компоненту и логическим ограничениям. Декомпозиция может выполняться в рамках бизнес-процесса и может потребовать удаления или изменения некоторых или всех ограничений в логической модели. Кроме того, может потребоваться модификация логической модели путем соответствующей структурной декомпозиции для включения новых структурных элементов. В качестве альтернативы может потребоваться структурная декомпозиция для преобразования логической структуры в новые структурные элементы. Декомпозиция и структурная декомпозиция — это процессы, которые создают новые структурные элементы и передают их логическим ограничениям, но эти новые элементы могут иметь только те же логические ограничения в структурной декомпозиции, что и переданные элементы. Декомпозиция происходит для логических ограничений, которые считаются полными, или для ограничений, логическое представление которых определено в логической модели. Процесс добавления ограничений к структурному элементу требует структурной декомпозиции, поскольку именно здесь создается и добавляется новый элемент. Топологический метод позволяет устранить ограничения в структурном элементе без изменения логической модели, тогда как методы структурной декомпозиции и реконфигурации обычно требуют структурной декомпозиции в качестве явного шага перед изменением логики. Топологический метод может быть наиболее общим типом структурной декомпозиции и имеет то преимущество, что не требует дополнительных шагов структурной декомпозиции. Например, декомпозиция может быть проведена в компоненте бизнес-процесса. В этом бизнес-процессе могут быть и другие элементы, которые также могут быть включены в качестве структурных элементов. Декомпозиция может происходить в логической модели или, в зависимости от текущей логической модели, в структурном компоненте, компоненте бизнес-процессов или топологическом компоненте. Если структурная декомпозиция выполняется топологическим методом, это может устранить больше ограничений. Процесс структурной декомпозиции может включать в себя несколько этапов, таких как извлечение структурного элемента на основе логического компонента, представляющего логическое ограничение. Например, логическая модель, представляющая структуру с ограничениями, выраженными в виде логических ограничений, может потребовать топологической декомпозиции, прежде чем можно будет смоделировать структуру логических компонентов.

В этом разделе структура логического компонента рассматривается как топологическая декомпозиция логической структуры. Методы топологической декомпозиции и структурной декомпозиции и реконфигурации могут использоваться для декомпозиции логических компонентов в этой логической структуре. Если структурный элемент и логический компонент имеют разные логические ограничения, то логический компонент будет создан и передан в логические ограничения при структурной декомпозиции, но логический элемент не будет помещен в логические ограничения.

Логический компонент не может быть непосредственно помещен в структуру как структурный элемент. Структурный элемент либо создается, либо добавляется в топологическую структуру из логических ограничений в топологической структуре. Методы топологической декомпозиции и структурной декомпозиции и реконфигурации могут использоваться для создания структурных элементов в топологической структуре. Логические элементы топологической структуры помещаются в топологическую структуру путем наложения структурных ограничений на топологическую структуру.