Výber prostredia pre vývoj znalostného systému

• Kritériá ovplyvňujúce výber prostredia
  • Formalizmus reprezentácie znalostí
  • Princípy odvodzovania
  • Vlastnosti podporujúce vývoj aplikácie
  • Výkonnosť
  • Ochrana aplikácie
  • Rozhrania na iné prostredia
  • Rozhrania na používateľa
  • Implementačný jazyk prostredia:
  • Podpora zo strany dodávatela
  • Cena
• Technické prostriedy pre aplikácie znalostných systémov
• Prehľad prostredí pre vývoj aplikácií

Výber prázdneho ZS (prostredia pre tvorbu ZS) je veľmi dôležitý krok, ktorý môže podstatnou mierou ovplyvniť úspešnosť vytváranej aplikácie. Nesprávny výber prostredia môže vyústiť až do stavu, kedy v nevhodne zvolenom prostredí nemožno pokračovať v ďalšom vývoji ZS a treba začať jeho vývoj nanovo v inom prostredí. V mnohých prípadoch výber nevhodného prostredia môže viesť k neuspokojivým vlastnostiam vytvorenej aplikácie (napr. z hľadiska rýchlosti atď.). Nesprávny výber prostredia môže mať ďalekosiahle dôsledky rovnako i na ďalší vývoj a rozširovanie aplikácie a hľadiska managementu.

Pre správny výber prostredia pre danú aplikáciu treba mať prehľad o širokom spektre najpoužívanejších prostredí. Treba poznať prednosti i nedostatky prostredí, prípadne i charakteristiky existujúcich aplikácií vytvorených na báze týchto prostredí.

Rovnako je dôležité poznať kritériá, ktoré treba brať do úvahy pri výbere takéhoto prostredia.

Kritériá ovplyvňujúce výber prostredia

Formalizmus reprezentácie znalostí:

predstavuje jednu zo základných skupín kritérií pre výber vývojového prostredia. Na etapu výberu formalizmu reprezentácie znalostí (resp. jeho alternatív) priamo nadväzuje výber takého prostredia, ktoré podporuje i zvolené formalizmy reprezentácie znalostí. Základné charakteristiky prostredia, ktoré môžu ovplyvniť proces jeho výberu z tohoto hľadiska sú:

• Triedy objektov:
  - hierarchie objektov, spôsoby dedenia
  - možnosti dynamického vytvárania inštancií tried
  - možnosť dynamickej zmeny atribútov abjektov
  - možnosti dynamického presunu objektov medzi triedami
• Typy a hodnoty slotov:
  - povolené typy hodnôt
  - polia, zoznamy, referencie objektov
  - ohraničenia na rozsah hodnôt
  - množiny povolených hodnôt
  - viacnásobné hodnoty
  - možnosti zmeny hodnôt počas inferencie
• Rozšírenia atribútov:
  - démoni
  - typy atribútov
• Dedenie:
  - spôsob dedenia slotov (hodnoty dedené explicitne, alebo iba v prípade potreby)
  - zmeny zdedených hodnôt
  - viacnásobné dedenie
• Premenné:
  - na miestach inštancií alebo hodnôt atribútov
• Vzťahy:
  - vzťahy medzi hodnotami (neštruktúrované fakty)
• Neurčitostné faktory:
  - rozsah hodnôt určujúcich neurčitosť
  - neurčitostný kalkulus
• Viaceré bázy znalostí:
  - znalosti organizované vo viacerých bázach znalostí

Princípy odvodzovania:

vo väčšine prípadov bezprostredne súvisia s formalizmom reprezentácie znalostí. Sledované charakteristiky sú:

• Pravidlá:
  - spôsoby reťazenia pravidiel (priame, spätné, zmiešané)
  - spôsoby modifikácie atribútov pravidlami
  - spôsob organizácie pravidiel, napr. zoskupovanie do sád pravidiel, hierarchie nad pravidlami
  - spôsob práce s pravidlami: možno k nim pristupovať ako k objektom ? (komentáre, atribúty atď.).
  - explicitné referencie objektov/ vs. referencovanie objektov na základe ich vlastností
  - pattern matching (typy vzorov na ľavých stranách pravidiel, relácie, funkcie)
  - meta-pravidlá: referencia a modifikácia iných pravidiel
  - stratégie riešenia konfliktov
• Démoni:
  - aktivované prístupom k hodnotám (pred, po)
  - démoni ako metódy objektov
• Procedúry:
  - podpora procedurálneho programovania
  - možnosť aktivácie externých procedúr
  - miesta v inferencii, na ktorých je možné použiť volanie externej procedúry (THEN časť, IF časť, atď.)
• Objektovo-orientované črty:
  - mechanizmus odovzdávania správ v plnom rozsahu
  - zapuzdrenie objektov
  - polymorfizmus
  - dedenie
• Nemonotónne usudzovanie/systémy uchovávania pravdivosti:
  - systém logickej závislosti používaný pre modifikáciu hodnôt
• Hypotetické usudzovanie:
  - podpora vytvárania predpokladov
  - viacnásobné, protirečivé predpoklady
• Tabule:
  - počet využívaných tabulí
  - spôsob práce s tabuľou (tabuľami)

Vlastnosti podporujúce vývoj aplikácie:

umožňujú posúdiť efektívnosť vytvárania aplikácie v danom prostredí:

• prostredia podporujúce (automatizujúce) proces získavania, analýzy a štrukturalizácie znalostí
• "sofistikovaný" editor bázy znalostí: syntaktická kontrola bázy znalostí, analýza bázy znalostí (statická, dynamická)
• ladiace prostriedky umožňujúce rýchle a pohodlné ladenie bázy znalostí vytváranej aplikácie
• dostatok vhodnej dokumentácie s príkladmi využitia jednotlivých vlastností vývojového prostredia

Výkonnosť:

ohodnotenie prostredia z hľadiska výkonnosti

• inferenčná výkonnosť (napr. počet aplikovaných pravidiel za jednotku času)
• výkonnosť pri vývoji a ladení aplikácie - súhrn efektívnosti všetkých podporných prostriedkov a vyjadrovacej sily používaných formalizmov daného prostredia

Ochrana aplikácie:

• možnosti ochrany vytváranej a distribuovanej aplikácie pred zásahmi do bázy znalostí, prípadne i obsahu bázy znalostí
• možnosti diferenciácie používateľov aplikácie (prípadne i vývojových pracovníkov) s následnou diferenciáciou aktivít, ktoré je im dovolené vykonávať

Rozhrania na iné prostredia: možnosti zakomponovania daného prostredia do existujúcich systémov

• možnosti prepojenia na iné technológie spracovania informácií, napr. na databázové systémy:
  - na aké je prepojenie priamo podporované
  - aký je spôsob komunikácie
• možnosti aktivácie externých programov a programových systémov
  - spôsob komunikácie s ich údajovými štruktúrami
• možnosti rozširovania vlastností daného prostredia (otvorené prostredie)
• možnosť zakomponovania prostredia do existujúcich prostredí
  - spôsob aktivácie prostredia
  - prístup k údajovým štruktúram prostredia
• podpora budovania sieťových a distribuovaných aplikácií

Rozhrania na používateľa:

• spôsob komunikácie s používateľom
• spôsob vytvárania používateľských rozhraní pre aplikáciu a knižnice použiteľných primitív (menu, myš, aktivačné kľúče, grafické objekty)
• možnosti používania grafických objektov
• vytváranie online-help systému
• podpora vysvetľovania (default texty, prepojenie na hypertext)

Implementačný jazyk prostredia:

ovplyvňuje prepojenie na okolie aplikácie

Hardvérové a softvérové požiadavky:

• vyžadovaný hardvér (procesor, disková kapacita, operačná pamäť, grafické zariadenia atď.) a jeho vzťah k dostupnému hardvéru v organizácii, pre ktorú sa aplikácia vytvára
• vyžadovaný operačný systém a jeho vzťah k používaným operačným systémom v danej organizácii
• ďalšia vyžadovaná softvérová podpora

Podpora zo strany dodávatela:

• Dôveryhodnost dodávatela:
  - finančná situácia dodávateľa
  - skúsenosti dodávateľa vo vytváraní aplikácií pre umelú inteligenciu
  - podpora tomuto smeru - budúce plány dodávateľa v danej oblasti (bude sa dané prostredie rozvíjať i naďalej ?)
• Podpora zo strany dodávatela:
  - dostatok manuálov a dokumentácie, ich čitateľnosť
  - kurzy a školenia poriadané na zacvičenie v práci s daným prostredím a ich ceny
  - možnosť výmeny skúseností v práci s daným prostredím (kluby používateľov)
  - hot-line - možnosť priamej konzultácie problémov s expertami dodávateľa
  - servis dodávateľa (priebežné odstraňovanie zistených
  nedostatkov v aktuálnej verzii prostredia)
• Nové verzie:
  - ako často sú vytvárané a distribuované novšie verzie
  - aké su podmienky obdržania novej verzie

Cena:

• vzťah ceny produktu k jeho vlastnostiam (výkonnosť, podpora vývoja prostredia atď.)
• nominálna cena, možnosti zľavy
• možnosti ďalšieho predaja a distribúcie vytvorených aplikácií
• monolicencie, multilicencie

Technické prostriedy pre aplikácie znalostných systémov

O výpočtových systémoch typu PC však má informácie skoro každý tvorca a používateľ znalostných systémov. Menej informácií je však dostupných o špecializovaných výpočtových systémoch pre potreby umelej inteligencie, na ktorých prebiehali počiatočné fázy vývoja a výskumu v oblasti znalostných systémov. Táto časť by mala doplniť chýbajúce informácie v tejto oblasti.

Prvé výskumy a aplikácie v oblasti znalostných systémov sa vykonávali na tzv. "lispovských počítačoch". Sú to výpočtové systémy so špecializovaným procesorom, ktorého strojový kód predstavuje programovací jazyk lisp. Tieto systémy patrili do triedy pracovných staníc a mali na tie časy pomerne rozsiahlu operačnú pamäť (vo väčšine prípadov virtuálnu) a rozsiahly diskový priestor. Boli rovnako vybavené monitorom s veľkou rozlišovacou schopnosťou (1024 x 1024) a zväčša boli určené pre jedného používateľa. Rýchlosť týchto systémov dosahovala 10.000 až 50.000 LIPS (logical Inferences Per Second) a v súčasnosti sa pohybuje okolo 10.000.000 LIPS. Dodávaný softvér predstavoval vo väčšine prípadov lisp, smalltalk a prolog.

LISP MACHINE INC.

LMI Lambda výpočtové systémy predstavujú multiprocesorové systémy umožňujúce simultánne vykonávanie lispovských a ďalších (klasických) aplikácií. Zakladnými komponentami je zbernica NuBus, systémová diagnostické jednotka, lispovský procesor, UNIX procesor a displej s vysokou rozlišovacou schopnosťou. Multibus je podporovaný týmto systémom taktiež. LMI Lambda systémy umožňujú paralelné vykonávanie viacerých procesov, ktoré môžu vzájomne komunikovať a spolupracovať na riešení problémov. Rovnako tento systém možno pripájať k počítačovým sieťam.

Lispovský procesor predstavuje základ LMI Lambda systémov. Jedná sa o 32 bitový mikroprogramovateľný procesor, ktorý umožňuje realizovať i veľmi rozsiahle softvérové aplikácie.

SYMBOLICS

Širka dodávanej série umožňuje výber najvhodnejšieho modelu podľa určenia. Väčšina týchto systémov obsahuje špecializovaný mikroprocesor pre styk s okolím, harvérovo podporovanú správu pamäťe (garbage collection), zásobníkovo orientované architektúry a akcelerátor spracovania v pohyblivej rádovej čiarke.

TEKTRONIX

Model TEK 4405 predstavuje jednopoužívateľský systém založený ma vysokovýkonnom mikroprocesore Motorola 68020. Procesor pohyblivej rádovej čiarky 68881 a 1 MB rýchlej RAM pamäťe, rovnako ako 45 MB pevný disk sú charakteristikami tohoto mdelu. Pamäť je možné rozšíriť na 4 MB a dodať ďalší 90 MB pevný disk. Súčasťou modelu je bitový displej s vysokou rozlišovacou schopnosťou.

Model TEK 4406 predastavuje výkonnejšiu verziu. Je založený na mikroprocesore Motorola 68020, procesore pohyblivej rádovej čiarky 68881 2 MB pamäte a 90 MB pevnem disku. Model poskytuje možnosť rozšírenia na 6 MB a o ďalší 90 MB pevný disk. Obsahuje 19 palcový bitový displej s harvérovou podporou grafických operácií.

Dominantným prostredím používaných na systémoch série TEK 4400 je TEK SMALLTALK-80. Je možné používať taktiež TEK CommonLISP a MPROLOG.

Z dnešného hľadiska sa môžu zdať technické parametre popisovaných systémov tejto série ako bežné, no je potrebné si uvedomiť, že táto séria bola k dispozícii na začiatku 80-tych rokov.

TEXAS INSTRUMENTS

Lispovský procesor predstavuje dôležitú súčasť systému. TI Explorer obsahuje 32 bitový mikroprogramovateľný procesor s pamäťou pre mikroprogram obsahujúcou 16.000 56 bitových slov.

TI Explorer obsahuje hardvérové prostriedky pre podporu rozhraní (najmä grafických) s používateľom. V spojení s programovým vybavením a myšou vytvárajú tieto zabudované vlastnosti mohutné prostredie pre vývoj aplikácií pre umelú inteligenciu.

Programové vybavenie je budované na báze Lispu a zahŕňa podporu CommonLISPu a ZetaLISPu. Spolu s prostredím FLAVORS predstavuje toto vybavenie prostredie podporujúce väčšinu používaných nadstavieb pre vývoj produktov pre potreby umelej inteligencie.

XEROX