Вимоги до інтелектуальних систем реального часу та шляхи підвищення їх швидкодії

Міжнародним об’єднанням із ШІ виділено ряд властивостей, якими повинні володіти інтелектуальні системи, що працюють у реальному часі. До цих властивостей зокрема належать:

· динамічне призначення пріоритетів розв’язуваних задач;

· виконання пошуку в БЗ за наявності часових обмежень;

· оптимальне співвідношення між точністю розв’язку, з одного боку, і витратами (в тому числі й часовими) на його одержання (прийняття) — з іншого;

· акцентування уваги на найважливіших подіях, які відбуваються в динамічному процесі;

· використання методів виведення з урахуванням часових відношень;

· застосування нових ефективних методів попередньої обробки інформації для скорочення обсягу та складності даних.

Метою динамічного призначення пріоритетів розв’язуваних задач є, по-перше, забезпечення першочергового обслуговування критичних задач, тобто таких, наслідки яких суттєво впливають на перебіг процесу (обробка аварійних ситуацій, аналіз різких змін значень параметрів); по-друге, раціональний розподіл обчислювальних ресурсів між задачами, що відрізняються обсягом, ступенем впливу на якість прийнятих рішень тощо. Механізм динамічного призначення пріоритетів передбачає наявність розвиненої системи переривань. У разі появи чергового завдання система аналізує співвідношення пріоритетів поточного завдання й того, яке щойно надійшло, і розв’язує питання про необхідність переривання поточного завдання з метою виконання нового. Значення відносних пріоритетів можуть призначатися як заздалегідь, так і в процесі роботи системи; до того ж ці значення можуть змінюватися.

Забезпечення пошуку в БЗ за наявності часових обмежень може досягатися групуванням окремих елементів знань залежно від типу розв’язуваних ними задач, контексту використання шляхом формування системи взаємообміну між елементами знань, запам’ятовуванням і збереженням структур проміжних зв’язків.

Оптимальне (або близьке до нього) співвідношення між точністю розв’язання задач і витратами на її досягнення створюється за допомогою ефективних методів виведення, використанням поєднань спеціалізованих і універсальних процесорів тощо.

Концентрація уваги на найважливіших подіях забезпечується в найпростіших випадках оцінюванням заданих пріоритетів задач, а в складних системах — на основі аналізу контексту та поточної ситуації.

Методи виведення з урахуванням часових відношень ґрунтуються на використанні відповідних формалізмів подання знань, наприклад часової логіки, або передбачають обов’язкове відображення таких відношень у межах традиційних моделей (наприклад, коли в лівих і правих частинах продукцій є факти, в яких фігурують поняття «раніше», «після», «одночасно» тощо).

Ефективна попередня обробка даних передбачає, наприклад, компактне подання розріджених матриць, виявлення та передачу в системі тільки інформативних показників (наприклад, значення відхилень параметра, а не просто абсолютне значення останнього) та ін.

Шляхи підвищення швидкодії ІСРЧ можна поділити на апаратні та програмно-методичні.

До апаратних слід зарахувати: розробку швидкодіючих процесорів загального та спеціального призначення; паралельну архітектуру обчислювальних систем; застосування інтегральних мікросхем, які реалізовують операції нечіткої логіки; використання нейрокомп’ютерної технології тощо.

Програмно-методичні шляхи містять: створення ефективних компіляторів; розробку ефективних методів обчислення та спеціальних алгоритмів для роботи з БД в умовах жорстких часових вимог; використання спільних областей пам’яті; розподіл БЗ на спеціалізовані модулі; фіксацію типових дерев пошуку рішень до найважливіших і/або таких ситуацій (задач), які виникають часто; застосування елементів самонавчання; використання «монотонного» наближення до рішення (на противагу стратегії, що припускає вироблення якогось рішення лише після завершення процедури пошуку).

«Монотонне» наближення полягає у послідовному поліпшенні і/або деталізації проміжних розв’язків у ході виведення (при цьому навіть у разі переривання процесу виведення чи раптової зміни (наближення) критичних термінів існуватиме варіант розв’язку, який бодай деякою мірою враховував би обставини), а також у використанні програм очищення пам’яті (так званих збирачів сміття). Завданням останніх є своєчасне виключення з пам’яті застарілих фактів, оскільки в протилежному разі весь обсяг пам’яті може заповнюватися інформацією, яка не використовується.

Ефективність організації процесу «збирання сміття» відіграє суттєву роль не тільки з точки зору раціонального використання ресурсів системи, а й може позначатися на правильності прийняття рішень. Справді, умовою активізації правил може бути не тільки наявність певних фактів, а й відсутність деяких інших. У такому разі затримка з виключенням застарілих даних може призвести до помилкової активізації правила.

Можна рекомендувати зокрема два шляхи усунення таких ситуацій: призначення задачі «збирання сміття» найвищого пріоритету, але це може призводити до блокування інших задач у невідповідні моменти часу; запобігання урахуванню правилом фактів як застарілих, якщо інші правила враховують їх відсутність.