Интегрированная инструментальная среда G2 для создания интеллектуальных систем реального времени.

В 1986 г. фирма Gensym вышла на рынок с инструментальным средством G2, версия 1.0. В настоящее время функционирует уже версия 5.2.

Основное предназначение программных продуктов фирмы Gensym (США) помочь предприятиям сохранять и использовать знания и опыт наиболее квалифицированных сотрудников в интеллектуальных системах реального времени, I повышающих качество продукции, надежность и безопасность производства и снижающих производственные издержки.

Классы задач, для которых предназначена G2 и подобные ей системы:

- мониторинг в реальном масштабе времени;

- системы управления верхнего уровня;

- системы обнаружения неисправностей;

- диагностика;

- составление расписаний;

- планирование;

- оптимизация;

- системы - советчики оператора;

- системы проектирования.

Инструментальный комплекс G2 является эволюционным шагом в развитии традиционных экспертных систем от статических предметных областей к динамическим.

Основныепринципы, которые заложены в G2:

- проблемно/предметная ориентация;

- следование стандартам;

- независимость от вычислительной платформы;

- универсальные возможности, не зависимые от решаемой задачи;

- обеспечение технологической основы для прикладных систем;

- комфортная среда разработки;

- распределенная архитектура клиент-сервер;

- высокая производительность.

Основным достоинством оболочки экспертных систем G2 является возможность применять ее как интегрирующийкомпонент, позволяющий за счет открытости интерфейсов и поддержки широкого спектра вычислительных платформ объединить уже существующие, средства автоматизации в единую комплексную систему управления, охватывающую все -аспекты производственной деятельности - от формирования портфеля заказов до управления технологическим процессом и отгрузки готовой продукции [100, 58].

На основе базового средства G2– фирма Gensym разработала комплекс проблемно/предметно-ориентированных расширений для быстрой реализации сложных динамических систем на основе специализированных графических языков, включающих параметризуемые операторные блоки для представления элементов технологического процесса и типовых задач обработки информации. Набор инструментальных сред,сгруппированный по проблемной ориентации, охватывает все стадии производственного процесса и выглядит следующим образом:

- интеллектуальное управление производством - G2 Diagnostic Assistant (GDA), Statistical Process Control (SPC).

- оперативное планирование - G2 Scheduling Toolkit (GST), Dynamic Scheduling Packadge (DSP);

- разработка и моделирование производственных процессов - G2, ReThink.

- управление операциями и корпоративными сетями - Fault Expert [93].

G2 динамическая система в полном смысле этого слова. Это объектно-ориентированная интегрированная среда для разработки и сопровождения приложений реального времени, использующих базы знаний. G2 функционирует на большинстве существующих платформ: Solaris 1 and 2, Unix, OpenVMS, Windows NT / 2000 Professional / XP. База знаний G2 сохраняется в обычном ASCII-файле, который однозначно интерпретируется на любой из поддерживаемых платформ. Перенос приложения не требует его перекомпиляции и заключается в простом переписывание файлов. Функциональные возможности и внешний вид приложения не претерпевают при этом никаких изменений.

G2 - среда для разработки и развертывания интеллектуальных динамических систем управления. Прикладные программы, написанные в среде G2, могут существенно повысить эффективность выполнения операций, благодаря следующим факторам

- непрерывному контролю над потенциальными проблемами прежде, чем они проявят неблагоприятное воздействие;

- принятие комплексных оперативных решений на основе информации, полученной посредством рассуждений и анализа данных, содержащихся в интеллектуальной модели процесса;

- диагностирование основных случаев возникновения проблем, критичных ко времени выполнения и выработки последовательности правильных действий;

- поддержание оптимальных рабочих условий;

- координирование действий и информации в выполнении сложных оперативных процессах.

Использование мощности объектно-ориентированного программирования

Объекты в G2 - это интуитивный способ представления материальных и абстрактных сущностей в прикладных программах. Мощность объектно-ориентированного подхода к разработке программ, позволяет быстро и легко:

- встроить модули и объекты из других прикладных программ;

- графически определить объекты, их свойства и действия;

- создать новые образцы объектов, имитируя существующие объекты.

Объекты или класс объектов определенные один раз могут использоваться многократно. Любой объект или группа объектов могут иметь несколько экземпляров. Каждый экземпляр наследует все свойства и поведение первоначального объекта (ов). Объекты, правила, и процедуры можно группировать в библиотеки, которые будут общими для всех прикладных программ. Для моделирования широкого разнообразия действий типа производственных процессов, сетевых топологий, информационных маршрутизации, или логических потоков объекты можно объединять графически на экране дисплея.

Представление знаний, правила, процедуры и модели.

В G2 можно эффективно создавать и применять общие знания, создавая универсальные правила, процедуры, формулы и зависимости, которые являются применимыми для полных классов объектов. В результате сокращается время на разработку и увеличивается эффективность приложений.

Для представления знаний используется структурный естественный язык, что позволяет облегчить чтение, редактирование и поддержку баз знаний. Это облегчает использование и редактирование приложений пользователем непрограммистом. Для создания и редактирования баз знаний используется Редактор Баз Знаний.

Для представления знаний эксперта о проблемной области используются правила. Правила могут быть как общими, то есть относящимся ко всему классу, так и специфическим, относящимся к конкретным экземплярам класса. Правила возбуждаются автоматически в следующих случаях:

- появились новые данные (вывод от фактов к цели);

- требуется найти данные (вывод от цели к фактам) для автоматического вызова других правил, процедур, или формул;

- требуется определить значения переменных;

- каждые n секунд для оценивания правила в указанном интервале времени.

Подобно правилам, процедуры выполняются в реальном времени. Процедуры, правила, и модели выполняются одновременно согласно их приоритетам. Процедуры могут использоваться для эффективного представления поведения объектов. Для процедур можно определить состояния ожидания и выполнять обработку информации параллельно. В результате это позволяет формировать мощные прикладные системы реального времени проще и быстрее, чем с помощью традиционных инструментальных средств программирования.

Работа в Реальном времени

Работа в реальном времени, операционные решения и реакции зачастую должны быть выполнены мгновенно. Прикладные программы в G2 могут одновременно выполнять рассуждения относительно многократно выполняемых действий в реальном масштабе времени, перерабатывая тысячи правил, выполняя процедуры и модели согласно их приоритетов. Для хранения хронологий данных и событий и для рассужденияотносительно поведения через какое-то время используются переменные типа время.

 G2 графика может моделировать знание, представляя объекты, связи и зависимости между объектами. Онаможет рассуждать в терминах связи, следуя сети связанных объектов для определения причин и результатов. Графическая связность объектов позволяет расширить прикладную программу используя графическое объединение аналогов. Графика включает встроенные диаграммы (графики),таблицы и рисунки и т.д.

G2 также работает с утилитами графического интерфейса Windows. Эти утилиты используют все преимущества объектно-ориентированных возможностей G2.

Динамическое моделирование и моделирование для анализа " что- если "

G2 позволяют динамически моделировать системы и процессы, используя объекты, правила, процедуры и формулы. Во время разработки модели используются вместо объектов реального мира, что позволяет непрерывно проверять прикладные программы в течение их разработки. Модели могут использоваться на этапе эксплуатации как часть прикладной программы G2 для сравнения фактических и модельных знаний.

Модели можно также использовать для проведения анализа и ответа на вопросы "что- если", определения, например, лучших рабочих условий или лучших проектов. Модели можно также использовать для предсказания важных параметров действий в реальном времени, например, качество изделия или затрат.

G2 объединяет в себе как универсальные технологии построения современных информационных систем (стандарты открытых систем, архитектура клиент/сервер, объектно-ориентированное программирование, использование ОС, обеспечивающих параллельное выполнение в реальном времени многих независимых процессов), так и специализированные методы (рассуждения, основанные на правилах, рассуждения, основанные на динамических моделях, или имитационное моделирование, процедурные рассуждения, активная объектная графика, структурированный естественный язык для представления базы знаний), а также интегрирует технологии систем, основанных на знаниях с технологией традиционного программирования (с пакетами программ, с СУБД, с контроллерами и концентраторами данных и т.д.).

Все это позволяет с помощью данной оболочки создавать практически любые большие приложения значительно быстрее, чем с использованием традиционных методов программирования, и снизить трудозатраты на сопровождение готовых приложений и их перенос на другие платформы.