Fs knowledge base

Модель иерархической
функциональной системы
динамической предметной области
моделирование функциональных систем
динамические базы знаний предметной области
Бурдаев Владимир Петрович
Харьковский национальный экономический университет
к.ф.- м.н., с.н.с., доцент кафедры информатики и
компьютерной техники
агентный подбор адаптивной стратегии
принятия решения
burdaevVP@mail.ru http://www.it-karkas.com.ua

• Функциональная система (ФС) по П.К.Анохину
─ это система, сформированная для достижения
заданного полезного результата (целевой
функции) в процессе своего функционирования
• Системообразующим фактором
функционирования системы является конкретный
результат.
Проблема
Построение математической и компьютерной
модели (ФС) и ее техническая реализация.
Функциональная система

• Отличительной особенностью ФС – в их открытости, не
автономности, не изолированности от внешней среды
• Математической моделью описывающей эволюцию таких
систем служат неавтономные дифференциальные
уравнения
• Для изучения топологических свойств неавтономных
уравнений применяются математический аппарат
расширений динамических систем основанный на понятии
расслоения (глобальный анализ)
Модели открытых (“живых”)
систем

• Представление динамической предметной области в виде
иерархической ФС, в которой база знаний ассоциируется с цепочкой
расслоений для эволюции главной ее цели
• На каждом уровне иерархии ФС слои цепочки расслоения баз знаний
содержат знания для управления ее с целью достижения конкретного
результата
• В предметной области выделяются классы и отношения между ними,
которые формируют структуру иерархической ФС
• Для функционирования иерархической ФС в автоматическом режиме
отключается интерактивный блок связи с пользователем
• ФС позволяет генерировать в дискретные моменты времени
изменения объектов предметной области
Собственный оригинальный
подход

• Представление предметной области в динамике с
помощью иерархической модели ФС в виде цепочки
расслоений баз знаний
• Математическая модель иерархической ФС представляет
собой сечение цепочки расслоений баз знаний
• Компьютерная модель иерархической ФС является
формализованным отражением предметной области в виде
иерархической структуры набора управляющих
компонент (агентов), которые взаимодействуют между
собой для достижения конкретной цели
Новые принципы

• Не вполне строгое определение расширения
динамических систем представлена моделью (1)
dx/dt = f(x,y)
(1)
dy/dt = g(y)
• Приведем описание модели (1) в терминах глобального
анализа. Тройка объектов (M, p, B) образует расслоение,
где p: M → B непрерывное отображение (проекция), B –
база расслоения, Mb ≡ p-1 (b) – слой расслоения.
• Кроме двухуровневых существуют и более сложные
многоуровневые системы
Математическая модель ФС

• Пусть (M, p, B) – гладкое расслоение и X: M → TM и Y : B
→ TB - два векторных поля, причем Tp(X(m)) = Y(p(m))
(m ∈ M). В локальных координатах поле X задается
системой вида (1), поле Y – вторым уравнением этой
системы
• Пусть (M, R, π) и (B, R, ρ) – фазовые потоки векторных
полей X и Y соответственно. Тогда отображение p: M →
B является гомоморфизмом потока (M, R, π) на (B, R, ρ),
т.е.
p(πt(m)) = ρt(p(m)) (m ∈ M, t ∈ R )
• В таком случае говорят, что поток (M, R, π) является
расширением потока (B, R, ρ)

• Часто само отображение p:(M, R, π) → (B, R, ρ) называют
расширением динамических систем
• При этом база B интерпретируется как фазовое
пространство среды, а фазовые состояния изучаемого
объекта при фиксированном состоянии b ∈ B внешней
среды изображаются точками слоя Mb ≡ p-1 (b)
• Пусть задано гладкое расширение p:(M, R, π) → (B, R, ρ)
разлагающееся в цепочку расширений pi:(Xi, R, πi) →
(Xi+1, R, πi+1) (i=0,1,...,n-1) т.е. (X0, R, π0)=(M, R, π), (Xn,
R, πn)= (B, R, ρ) и pn-1 o…o p1 o p0=p
• Задание этой цепочки можно интерпретировать как
выделение в системе (M, R, π) иерархии уровней (Xi, R,
πi) (i=0,1,...,n-1)

Математическая модель иерархической ФС представлена
сечениями прообразов цепочки расслоений в следующей
коммутативной диаграмме pоπ = ρоp
X0 –уровень π
P0
.
.
.
Xn-1 уровень
Pn-1
Xn урівень ρ

• Для компьютерного моделирования открытой системы строится
иерархическая ФС, которая во время своего функционирования
достигает заданного полезного результата
• На каждом уровни иерархии системы функционируют агенты,
имеющие свои локальные базы знаний с определенными подцелями,
которые предназначены для достижения основного результата
• Техническая реализация выполнена в виде инструментальной среды
для создания расслоений баз знаний – система "КАРКАС"
• Демонстрационная версия системы для OC WinXP (возможно
подключить MS agent) и Win7 доступна на электронном ресурсе:
http://it-karkas.com.ua
Компьютерная модель ФС

• ФС в динамике. Изменение сечения прообразов цепочки расслоения базы
знаний (иерархической ФС) при обработки их агентом вывода
• t0 – зеленый цвет ФСt0 , t1 – желтый цвет ФСt1 , t2 – красный цвет ФСt3 и т.д.
2 уровень
0 уровень
1 уровень

• Идея воплощена в виде инструментальной среды
"КАРКАС", которая, используя агентов для принятия
решения в цепочки расслоения базы знаний обеспечивает
функционирование ФС
• Система используется в ряде прототипов
интеллектуальных систем в следующих предметных
областях: медицина, экономика, мобильная связь и
кластерный анализ многомерных данных.
• Система "КАРКАС" может быть адаптирована для
создания интеллектуальной системы для управления
сложными объектами как, например, энергетический блок
при динамическом изменении параметров предметной
области.

КАРКАС 2013
подготовка модели функциональной системы
 визуальный редактор
 атрибуты
 правила
 фреймы
 иерархия ФС
 сечения прообразов

КАРКАС 2013
режим консультации
модели баз знаний
 агент вывода
 диалог пользователя
 объяснение КАК
 объяснение ПОЧЕМУ
 доска объявлений

КАРКАС 2013
режим тестирования пользователя
выбор теста
 динамическое
генерирование теста
 диалог
 лица “Чернова”
 аргументация оценки
теста
настройка теста

КАРКАС 2013
клиент/сервер
Монитор
преподавателя
 удаленный компьютер
 формирование отчета
 результат теста

• Проект “Мозг Анимата” (Анохин К.В.)
• Использование темпоральных знаний в интегрированных
экспертных системах (Рыбина Г.В.)
• Моделирование динамической интеллектуальной системы
(Осипов Г.С)
• Использование нечеткого темпорального графа (Берштейн
Л.С.)
• Открытые многоагентные системы с самоорганизацией
(Городецкий В.И.)
Другие подходы к моделированию
ФС и динамических знаний

СИСТЕМА КАРКАС 2013
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ
 Модель иерархической функциональной системы динамической
предметной области основанная на понятии цепочки расслоений
баз знаний
 Построение онтологии предметной области: классов, их
экземпляров (объектов), атрибутов
 Частично-упорядочивание классов и их визуализация в виде
сечения прообразов цепочки расслоении баз знаний
 Генерирование уровней иерархии ФС и обработка баз знаний на
этих уровнях
 Использование технологии Microsoft Agent для сопровождения
пользователя во время диалога с ним
Бурдаев Владимир Петрович
к.ф.- м.н., с.н.с., доцент кафедры ИКТ ХНЭУ
E-mail: burdaevvp@mail.ru
http://www.it-karkas.com.ua

Fs knowledge base

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Fs knowledge base

Similar to Fs knowledge base (20)

More from Vladimir Burdaev

More from Vladimir Burdaev (20)

Fs knowledge base