В семи томах том Основы информатики (Введение в информатику)




НазваниеВ семи томах том Основы информатики (Введение в информатику)
страница7/25
Дата12.11.2012
Размер3.85 Mb.
ТипКнига
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   25

1.5.2. О методах спецификации. В силу имеющихся трудностей проблемы развитию средств и методов спецификации проблем или заданий уделяется в настоящее время большое внимание. Растет число языков спецификаций в различных отраслях или областях знаний, создаются средства поддержки разработки спецификаций и методики их использования. Теоретические и практические достижения в области исследования и создания средств и методов спецификации проблем различных классов отражены в многочисленных публикациях. К сожалению, в отечественной литературе эти вопросы освещены недостаточно. Основная проблема для информатики в области спецификаций состоит в унификации разнообразных средств. ЯПП способствует существенному продвижению к унификации и разрешению проблем спецификации.


Что такое спецификация Интеллсист как разработки? Одно из основных определений спецификации, которое имеется в Оксфордском словаре, гласит, что спецификация - это «подробное описание некоторой работы, подлежащей выполнению». Спецификация Интеллсист построена на основе описания нового определения информатики и ее оснований - ИЛ. Что же такое спецификация задания для Интеллсист? Рождается она для пользователей на этапах изобретания и проектирования лексикона и БЗ и занимает промежуточное положение между предварительными требованиями заказчика и готовым продуктом. Дополненные и уточненные требования - это уже спецификация. Если спецификация написана на языке, для которого возможна достаточно эффективная интерпретация или прямое выполнение, либо автоматическое построение (синтез) программ, то этап проектирования на этом и закончится, да и второй этап жизненного цикла программы - разработка - заметно сократится. Такой подход к созданию спецификаций заданий для Интеллсист и ее применений принят здесь, он базируется на инструментарии Интеллсист. Можно надеяться на то, что задание для Интеллсист (запрос) с одной стороны является спецификацией и, с другой стороны, оно завершает работу пользователя по получению разрешения задания.


Однако гораздо чаще переход от спецификации к БЗ или программе - это довольно сложный и длительный процесс, охватывающий и этап разработки. В ходе этого процесса спецификация на пути к БЗ или программе может претерпеть множество изменений, оставаясь спецификацией до тех пор, пока задание не сможет быть выполнено на ВМ или пока это исполнение не станет достаточно эффективным. Иногда полезно различать внешнюю спецификацию, обращенную к пользователю, заказчику или потребителю лексикона и БЗ, и внутреннюю спецификацию, обращенную также к пользователю и знаниеведу. Первая соответствует исходной спецификации, а вторую можно считать одной из промежуточных спецификаций, связанной с отладкой знаний. Благодаря такому положению спецификаций в разработке программ так называемые языки проектирования программ и языки разработки программ обычно либо оказываются языками спецификации, либо включают в себя такие языки. Языком же разработки БЗ является ЯПП. Разработка спецификаций БЗ с точки зрения пользователя Интеллсист значительно упрощается или вовсе отсутствует, когда применяется готовая БЗ вместе с лексиконом.


Исходная спецификация - это документ, который служит заданием на разработку БЗ. Из него разработчик программы (т.е. Интеллсист) должен извлечь все, что ему нужно знать о стоящей перед ним проблеме синтеза программы. Хорошая спецификация БЗ значительно уменьшает вероятность того, что будет логически запрограммирована «не тот» класс проблем. Такая ошибка особенно тяжела, если она обнаружена в конце разработки по результатам выполнения задания или применения БЗ. При проверке БЗ или запроса спецификация служит для выяснения того, решает ли программа исходную проблему. Спецификация является частью соглашения между заказчиком знаний и разработчиком. Соответствие спецификаций знаний или программы должно быть обосновано посредством доказательных рассуждений или демонстраций с помощью примеров или тестов. Такое же обоснование требуется при переходе к промежуточной спецификации на этапах проектирования и разработки знаний или программы. И все-таки, необходимо иметь в виду, что БЗ разрабатывается единожды для области знаний. Поэтому основное внимание должно уделяться разработкам запросов или заданий для Интеллсист, что по объему значительно меньше задания на программирование.


На этапе сопровождения БЗ спецификации класса задач или запросов облегчают внесение в них необходимых изменений, так как помогает разобраться в синтезированной программе и составляющих ее частях. Процесс внесения изменений одинаков по времени и по цене на всех этапах жизненного цикла знаний. Напомним, что внесение изменений в программу при ее сопровождении в 200 раз дороже внесения изменений на этапе проектирования. При внесении изменений желательно, чтобы структура знаний или программы (входящие в нее самостоятельные части, модули, процедуры, абстрактные типы данных и др.) были согласованы со структурой спецификации. Если изменения программы меняют решаемую программой проблему, то соответствующие изменения должны вноситься автоматически и в спецификацию модифицированной программы.


Таким образом, спецификация БЗ является как бы «ориентированным на человека» двойником логической программы, который сопровождает программу на всем ее жизненном пути. Роль этого двойника тем больше и важнее, чем больше и объемнее решаемая проблема. Особенно она важна для «сверхбольших» программных систем со сложной внутренней организацией. Заметим, что все сказанное относится к случаю разработки программ с помощью Интеллсист.


1.5.3. Роль спецификации знаний. Еще одна полезная и перспективная роль спецификаций связана с постепенным изменением характера программирования, с переходом от построения БЗ или программ «с нуля» или из «кирпичиков», предоставляемых современными языками программирования или ЯПП, к автоматическому построению программ из крупных блоков, готовых модулей. Спецификации нужны как понятные описания модулей, позволяющие использовать их, руководствуясь только их внешними описаниями и не вникая в их внутреннее устройство. Размер спецификаций проблем, возникающих в реальной жизни, обычно очень велик, и человек не в состоянии воспринять их полностью. Поэтому важно представлять спецификации в форме, пригодной для машинной обработки в особенности знаний, и развивать методы накопления, управления и документирования спецификаций с помощью вычислительных средств и Интеллсист. Инструментарий Интеллсист обеспечивает автоматизацию значительной части работ по разработке спецификаций знаний и программ.


Простейший путь автоматизации спецификации состоит в написании вербальных спецификаций и использовании для их обработки обычного текстового процессора. Однако возможности использования таких спецификаций чрезвычайно бедны, и, конечно, эти спецификации не могут служить информационными объектами в БД. Другая крайность - получение спецификаций строгим формальным способом с использованием математически точного формализма, обеспечивающих при необходимости полное определение семантики. Наиболее важными подходами в этом направлении являются, например, Венский метаязык, язык Aleph. Преимущество формальных спецификаций состоит в том, что потенциально программы могут автоматически генерироваться по их спецификациям, благодаря чему автоматически решается задача обеспечения непротиворечивости между спецификацией и программой. К спецификациям БЗ это не относится, поскольку любой формализм полезен только в качестве исходных данных, если требует того проблема.


Фундаментальная трудность использования формальных спецификаций состоит, с одной стороны, в том, что сам процесс приобретения знаний является в значительной мере итеративным и потому на начальных этапах семантически не формализуемым. На этапе обсуждения требований к разрабатываемой сложной системе обычно существуют лишь расплывчатые идеи, которые по своей природе являются временными. C другой стороны, автоматическая генерация программного кода по спецификациям системы едва ли является узким местом в стоящих ныне проблемах программирования. Однако этап разработки действительно непротиворечивых и полных спецификаций является задачей ключевой, имеющей к тому же значительно меньшую технологическую поддержку. Инструментарий Интеллсист поддерживает любую степень формализма и продуктивно его использует. Для программирования в этом случае необходим разумный компромисс между степенью формализации, ослабляющей связи спецификации с программой, и мощностью средств формирования и итеративной обработки спецификаций. Этой цели способствуют методологии «структурированных» спецификаций, которые хотя и используют формальные дескриптивные языки, безразличные к семантическому формализму, но в отличии от двух крайностей - вербальной и формальной спецификаций - представляют такие элементы спецификации, как информационные объекты БД. Этот путь обеспечивает эффективные средства обработки спецификаций и итеративно накапливаемых алгоритмических знаний. Одним из ранних примеров такого подхода является язык PSL - ФЯ спецификации проблем. Для Интеллсист таким языком является язык Лейбниц.


Основными механизмами структурированных спецификаций являются механизмы абстракций и объектно-ориентированные структуры данных. Они используются и в ряде других областей информатики, так как реализуются посредством современных абстрактных методов, известных под названием «концептуальное моделирование». Среди областей применения концептуального моделирования (представление знаний в системах ИИ, семантические модели данных, спецификации абстрактных типов данных в языках программирования) задача спецификации систем является наиболее близкой к концептуальным языкам, предложенным в контексте семантических моделей данных. БЗ прежде всего предусматривает концептуальное моделирование при разработках лексикона и логическое моделирование при автоматическом разрешении запросов.


Дальнейшее развитие структурированных методов спецификаций данных, программ и заданий обозначило необходимость использования т.н. «метасистем» спецификации или систем спецификации с «метауправлением». К системам с метауправлением в последнее время наблюдается сильное повышение интереса. Это происходит по двум причинам. Во-первых, существующие проблемно-ориентированные языки спецификаций (вместе с поддерживающим их программным обеспечением) эффективны только в достаточно ограниченных областях. Во-вторых, средства обработки спецификаций имеют в значительной мере сходную структуру и сходные основополагающие принципы. Это большое количество общих свойств обещает хорошую основу для разработки метасистем спецификации. Метасистемы будут обеспечивать все те же возможности, что и прежние узко специализированные методологии. Они, однако, независимы от языковых ограничений; пользователь сам вводит свой концептуальный мир и термины языка. При этом количество уровней метасистемы, соответствующее количеству используемых для описания объекта уровней абстракции, в принципе может быть произвольным. Однако установлено, что оптимальное их количество - не выше трех. И на практике различные существующие метасистемы имеют 2 либо 3 уровня. Для формализации процессов приобретения знаний также рассматриваются три метауровня: факты, утверждения о фактах и правила вывода новых фактов. Более глубокие уровни сводятся к указанным трем.


Поскольку ЯПП предусматривает ввод алгоритмического (и программного) знания, рассуждения о спецификации программ важно и для ИП. С точки зрения реализации наибольшая проблема состоит в построении языково-независимого набора программных средств (но зависимых от ЯПП). Этот набор должен быть построен на основе общей схемы, с которой впоследствии может быть связан любой потенциальный дескриптивный язык спецификации. Второй важный компонент метасистемы - метаинтерпретатор - обычно бывает более простым. Его главная функция состоит в генерации таблиц («метабазы данных»), которые управляют работой языково-независимой части во время обработки спецификаций. У него может быть несколько дополнительных возможностей, таких как генерация руководства пользователя, описывающего заданный на метауровне язык.


Спецификация является средством описания систем, которое относится к средствам высокого уровня и характеризуется следующими особенностями и даже преимуществами (если подвести итоги предварительного и достаточно краткого анализа понятия спецификации):

  • описание системы дается в понятиях задачи, а не средствами или методами ее решения;

  • спецификации обеспечивают верификацию и проверку реализации, сокращает циклы сопровождения и модификации системы;

  • спецификация облегчает построение системы и понимание задачи (она говорит о том, что надо делать и очень мало о том, как надо делать);

  • спецификация обеспечивает точность, формальность и однозначность описания системы, наглядность, ясность и читаемость свойств системы, а также в некотором смысле полноту описания;

  • каждая спецификация характеризуется своими средствами и своим языком, зависящим от лексикона разработки и сложности системы;

  • спецификация является промежуточным средством описания системы между ее эскизом и готовой продукцией;

  • спецификация является заданием на разработку системы, соглашением между заказчиком и разработчиком.

Указанные особенности и преимущества полностью относятся и к спецификации заданий для Интеллсист.


1.5.4. Спецификация для ИП. С позиций инструментария ИП спецификацию можно охарактеризовать математически следующим образом. Поиск ответа на вопрос или решение проблемы для Интеллсист сводится к решению логического уравнения дискретного вида: &Ki => Q или &Ki & Q (где Ki - простое знание, &Ki - БЗ и Q - запрос). Теперь для окончательной характеристики понятия спецификации класса заданий или запроса для ИП можно привести классификацию спецификаций. Они бывают:

  • предметные спецификации для описания представления области знания через введения всех характеристик термандов (за исключением стандартных из СеГ),

  • функциональные спецификации для описания управления или взаимодействия через введение всех характеристик термаций (за исключением стандартных из СеГ),

  • концептуальные спецификации для моделирования адекватности системы и ее описания, для реализации моделирования понятий,

  • машинно-ориентированные спецификации для использования готовых программ,

  • логические спецификации для проектирования взаимосвязей введенных понятий через описание и применение термандов и термаций,

  • эксплуатационные спецификации для выполнения задач сопровождения системы,

  • общесистемные спецификации для создания документации на БЗ (вручную или автоматически).


В соответствии с общепринятым определением метасистема (в нашем случае – это инструментарий для построения новых Интеллсист из имеющихся) предназначена для построения систем конкретного применения. Рассматривался один случай метасистемы, который был предназначен для создания системы автоматизированного формирования спецификаций (документов на программы) по совокупности определяемых в этой системе понятий. Метасистема разрабатывается как инструментарий программиста без знания программирования или ФЯ. Предлагаемая метасистема имеет более широкие возможности, чем те, которые вкладываются в конкретную ее реализацию. Использование метасистемы (для подробного ознакомления с подобными разработками читатель отсылается к работе [Деметрович89], как совершеннейшему аналогу) для генерации отчетов и программ представляет иллюстрацию для конечного пользователя, он может определить другое конкретное применение и рассмотреть проблему адаптации (путем определения новой или доопределения имеющейся БЗ) метасистемы под нужды пользователя. Такая возможность вытекает из свойств метасредств описывать только средства для спецификации, но не фиксировать сами средства.


Интерес к метасистемам обоснован широкими возможностями таких систем к адаптации и автоматизированной генерации новых конкретных систем спецификации или применений. Имеются еще две существенные причины, по которым метасистемы вообще становятся привлекательными. Одна причина - это проблемная ориентация систем, которая приводит к упрощенному взаимодействию с ней конечного пользователя на его ЯПП, что обеспечивает эффективность работ при создании главным образом проектов (а не разработок). Другая причина - это алгоритмы обработки спецификаций, которые носят общий характер, поэтому область применения построенных на базе таких алгоритмов систем является широкой, что обеспечивает массовость применений. Главным обстоятельством, породивших интерес к метасистемам, является размер проекта, который не может обрабатываться вручную из-за необозримости совокупного материала.


Аналогом метасистемы автоматизированной спецификации являются макросистемы программирования (макроассемблер, программные пакеты, генераторы программ и т.п.). Они широко используются и всесторонне развиваются. Исследуемая метасистема является новой по структуре, объектом переработки, алгоритмом автоматизации и др. Она ориентирована на повышение эффективности работы проектировщика. После применения метасистемы автоматизированной спецификации разработка системы может производиться автоматически по пользовательской БЗ. Свойства метасистем здесь даются для того, чтобы пользователь мог всячески применять подобные средства в разработках заданий для Интеллсист.


Метасистемы в ИП опираются на метаязык, который имеет такие разделы: описание понятия (термина и его главного свойства) и наборы его значений, значений данного типа; каждое значение является объектом, которые связаны между собой отношениями. Таков же подход в разработках программ. Для получения подробной и формальной информации по вопросам разработки программ можно обратиться к фундаментальной книге [Деметрович89]. Для Интеллсист метаязыком является язык Лейбниц.


1.5.5. Критика имеющихся методов спецификаций. Тем не менее, большинство работающих систем автоматизированной спецификации, которые реализованы за рубежом [Требования84], для современных условий использования ВМ (в особенности персональных ВМ) устарели, их копирование или воспроизведение было бы потерей сил и средств. Информатика сегодня предоставляет большое число средств интеллектуального использования ВМ, для обеспечения непосредственного доступа прямого пользователя ко всем вычислительным средствам. Интеллектуализация программирования и автоматический синтез программ стали основным требованием к программам сегодняшнего дня. Рассмотрим в форме критики недостатки имеющихся систем спецификаций, что составит требования для новых разработок, которые в большей степени относятся к Интеллсист, поскольку ИП с инструментарием Интеллсист выполняет, в частности, и эти требования.


Критика будет дана по следующим направлениям: ограниченность в понимании объекта в системе проектирования и разработки, узкое понимание связей объектов, почти полное отсутствие отношений объектов, предписанных пользователем, так как атрибут обычно существенно отличается от объекта и, наконец, структуры объектов и данных ограничены в изобразительных средствах систем автоматической спецификации. Основными понятиями языков спецификации являются объекты, атрибуты, связи, отношения и структуры. Далее рассмотрим использование этих понятий в языках спецификации именно в таком порядке. Критика направлена на учет имеющихся недостатков современных средств и методов спецификаций заданий в Интеллсист.


Общее определение объектов пользователя сводится к перечислению имеющихся или подразумевающихся его значений. Изредка для некоторых объектов имеются ссылки на типы данных, как на множество значений объектов. Это ограничение вызвано тем обстоятельством, что во времена появления систем спецификаций не существовало представления о новой деятельности, которую теперь называют инженерией знания. Теперь можно представить способы расширения понятия объекта так, как указано при анализе лексикона понятий (см. том 2). Число сортов, видов и типов «объектов» в ЯПП увеличено, что обеспечивает полный контроль всех данных и любых связей между ними.


Имеется многочисленное перечисление сортов связей. Например, связи бывают иерархические, рекурсивные, вложенные или охватывающие, имя-значение, операционные, концептуальные, скрытые (через посредника некоторого поколения) и др. Вводимые в анализируемых языках спецификаций связи бывают разве только иерархические, концептуальные или вложено охватывающие. Для современных систем необходимо учитывать по возможности все указанные выше сорта связей. Известно, что можно обойтись одним или двумя сортами связей, а другие сорта можно моделировать с помощью имеющимися. Проблема моделирования сложна и не разрешает многих проблем организации эффективной и надежной работы проектировщика или разработчика. В СеГ, на базе которой разработана Интеллсист, учтены все виды связей, используемых в ЕЯ.


В СеГ учтены не только все виды связей понятий, но также учтены всякие отношение объектов, в частности предписанные пользователем, атрибуты, существенно отличающиеся от объектов и, наконец, структуры также различной организации. Учет осуществлен в соответствии с накопленным знанием в ЕЯ.


1.5.6. Теория - средство спецификации знаний в любой области. Такая формулировка может быть неожиданным высказыванием, но она является сущностью любой БЗ. Теория охватывает малую часть представляемого знания, как и БЗ. Построить универсальную БЗ невозможно (нельзя объять необъятное). Совокупность теорий породили науку. Понятие науки - следующая ступень в познавательной деятельности человека. Общий смысл науки состоит в обеспечении достаточно плотного сжатия знаний и способами кодирования и декодирования представленного так знания. Может показаться (и наверняка показалось) странным такая формулировка смысла науки (или теории). Но ведь смысл сформулирован с информатической точки зрения. Имеется более ясная формулировка понятия науки и теории. Об этом будет сказано ниже.


Действительно, каждая наука определяется или характеризуется следующими атрибутами. Это:

  • сфера деятельности человека, функция которой состоит в выработке и теоретической систематизации объективных знаний о действительности;

  • средство для передачи знаний от человека к человеку, а также от человека к Интеллсист;

  • одна из форм общественного сознания, которая так или иначе отображается в БД и БЗ;

  • сумма знаний, лежащих в основе описания научной картины мира с точки зрения данной области;

  • цели, которые состоят в описании, объяснении и предсказании предметов, явлений или процессов деятельности на основе открываемых ею законов (в получении нового знания);

  • успешное применение знаний в любой деятельности, в частности в построении ответов на запросы пользователя Интеллсист;

  • деятельность по получению нового знания.

Кроме этого наука предполагает наличие в ней методов и способов исследований и классификаций накопленной суммы знаний и совокупности проблем, определяющих пути развития науки. При определении информатики как науки будем поступать в соответствии с этой схемой характеристики общего определения науки.


Со временем накопилось достаточное число (более 250) наук и научных отраслей знания (их тысячи), что составило основу для быстрого проникновения информатики почти во все эти науки и научные дисциплины. Можно с уверенностью говорить о том, что вместе с информатикой (как самостоятельной наукой) появились стыковые науки: информатика математики, информатика геологии, информатика химии, информатика лингвистики и т.п. Главная причина появления таких наук (исключая причину проникновения информатики в эту науку) использование ВМ и профессионального языка данной науки, со всеми особенностями представления (сжатия) и обобщения знаний.


Любая теория (как и любая наука) является носителем потенциально нового знания, которое можно извлечь (специальным способом декодирования новых фактов) из ее применения. Уклонимся от рассмотрения классификаций теорий, они известны в каждой науке, а в совокупности представляют собой огромный по размерам материал. Независимо от любой классификации теория поставляет информатике богатый материал для передачи знаний Интеллсист путем создания лексикона и БЗ. Применение теории и науки вообще неоценимо в информатике. Укажем лишь на тот факт, что теории являются основой для формирования лексикона данной науки и БЗ для решения задач или проблем в этой теории. Совокупность знаний данной теории или науки, являющихся сжатием и обобщением фактов, образует вид знаний, который именуется теоретическим видом знаний.


Подытожим кратко: пятый шаг в познавательной деятельности человека состоит в разработке средств систематизации и классификации, сжатии и обобщения знаний, эта деятельность человека составляет пятую ступень информатики. Знания в информатике начинаются со спецификаций или с запросов пользователей на разрешение его проблем. По спецификациям строятся лексиконы и БЗ, а точнее лексикон и БЗ являются спецификацией области знаний. Именно на их основе Интеллсист разрешает запросы пользователей.


1.6. Применение знания


Наука малоэффективна, если она не соединена с практикой. Это известный диалектический закон. Фундаментальное соединение науки с практикой происходило исторически в процессе первой научно-технической революции - в период коренного и качественного преобразования производительных сил на основе превращения науки в ведущий фактор развития общественного производства, она была связана с появлением и бурным развитием средств усиления физических способностей человека. В качестве примера усилителя можно указать на паровые двигатели, гидротурбины, электрические двигатели и машины с регуляторами. Эти же средства сыграли эпохальную роль при формировании кибернетики. Для нее регуляторы явились вершиной теоретического осмысления кибернетики, ориентирующейся на понятие обратной связи. Для развития процессов познавательной деятельности эта революция стала очередной ступенью в познавательной работе человека. Только осмысление теоретических основ фундаментальных наук позволило перейти к практическому освоению средств усиления физических способностей человека.


Сами теоретические основы не могли развиваться далее, пока не появились средства усиления физических способностей. И в этом смысл первой научно-технической революции. Нельзя указать дату начала появления или создания усилителей физических способностей человека. Тысячелетия, столетия или десятилетия вобрали в себя огромное число примеров конструирования и использования таких усилителей. Но можно достаточно точно указать время пика их развития. Применение науки или ее теорий (открытых ею законов и закономерностей) сводится к формированию наборов правил для выполнения действий, последовательное выполнение которых позволяет чисто механически решать практические проблемы (задачи) или классы проблем (задач). В связи с деятельностью человека по формированию искомых последовательностей правил появился новый вид знаний - алгоритмическое знание. Оно указывает на практические способы решения проблем преобразования энергии из одной формы в другую, получения новых материалов или новой информации для саморазвития, выполнения работы с высоким коэффициентом полезного действия, построения технологических процессов производства, установления правил поведения и взаимодействия. Появление (явное или неявное) понятия алгоритмического знания или алгоритма составляет сущность применения знаний.


Алгоритмические знания формализовались или окончательно оформились в теорию алгоритмов, которая поставила для информатики чрезвычайно полезные знания о способах применения вычислительной техники для получения нового знания. Сама же теория алгоритмов могла получить источник нового знания только при развитии информатики. Первая научно-техническая революция породила (скорее выявила) понятие алгоритма, реализованного в формах устройств регулирования непрерывными процессами в двигательных системах. Но существенный шаг теория алгоритмов сделала только при развитии дискретных процессов обработки сообщений (информации), в связи с появлением дискретных преобразователей информации.


Алгоритмы предназначены для применения знаний в различных сферах повседневной деятельности человека. Алгоритмы стали весьма актуальными после появления СВТ. Отлаженные программы ВМ являются формальными и точными представлениями алгоритмов. Если алгоритмы обычно записываются на языках профессиональной работы специалистов, то программы для ВМ пишутся на ФЯ. Содержательно понятие алгоритма определяется так: Алгоритм - это точное и общепонятное предписание для производства вычислений от варьируемых исходных данных до искомых результатов. Именно алгоритмы, развитие знаний о которых начиналось в недрах кибернетики, позволили выделить многие отрасли знания, постепенно образовывая самостоятельные (от кибернетики) дисциплины. Информатика является хорошим примером тому.


Алгоритмы после реализации (или их выполнения) формируют сообщения, которые представляют некоторое новое знание. Приведенные во введении три простых примера показывают, что повторное выполнение алгоритма также может поставлять новое знание о надежности ВМ или средств вычислений. Можно с уверенностью сказать, что алгоритмы - это источник нового знания. Сами по себе алгоритмы явились новым видом знания - алгоритмического. Важность этого вида знания сегодня трудно переоценить. Бурный рост из года в год спроса на алгоритмы (программы), не покрываемый ростом числа программистов, приводит нас к изобретению средств передачи знаний на ВМ без их алгоритмизации, к построению Интеллсист.


Разнообразие алгоритмов объясняется не только большим набором средств вычислительной математики, но и разнообразием ВМ и языков представления алгоритмов, диктующим, хотя и частично, способы применения операций ВМ для реализации алгоритмов. Основными средствами представления алгоритмов явились ФЯ. Почти каждая системная программа использовала свой язык представления исходных данных и результатов выполнения программы.


Любой алгоритм является результатом познания предмета, явления или процесса. Сами по себе алгоритмы сложны для понимания всеми так же, как сложно для освоения алгоритмическое знание, хотя на интуитивном уровне каждый человек прямо или косвенно соприкасается с алгоритмами (например, правилами поведения) и использует готовые программы. Познание алгоритмики (как технологии формирования алгоритмического знания) важно, но остается доступным только программистам - специалистам по подготовке программ на ФЯ. Интеллсист предназначена для автоматического построения алгоритмов по заданию пользователя, сформулированному на ЯПП. С помощью Интеллсист доступными становится и алгоритмы, и алгоритмическое знание. Доступность здесь понимается с позиции виртуальности. Алгоритм скрыт от пользователя, он выступает только своими внешними проявлениями в форме печати результатов работы. Подчас становятся неразличимыми ситуации прямого разрешения запроса пользователя и прогона программы по исходным данным пользователя.


Использование Интеллсист не исключает применение алгоритмов, программ и алгоритмического знания, представленного алгоритмами и программами. Более того, запрос или задание для Интеллсист может представлять собой программы на ЯПП или обращение к программам, написанным на ФЯ. Программист заинтересован в автоматическом синтезе программ, как и любой пользователь ВМ. Предполагается, что Интеллсист обеспечит комфортную работу и программисту. Итак, Интеллсист можно использовать как решатель заданий, как синтезатор программ и как инструмент программиста для создания программ сложной структуры. В последнем случае крайне необходимыми становятся БЗ Интерфейс для построения интерфейса программы с ее пользователем, БЗ Фундаментальные знания для учета различных констант, формул, правил аналитического преобразования фрагментов заданий и библиотека подпрограмм. Кроме этого программист должен пользоваться параметрами и режимами синтеза программ для построения эффективных программ.


Подведем итоги рассмотрений раздела о применении знаний Шестой шаг познавательной деятельности человека связан с реализацией алгоритмического знания, возможностей, заложенных в первой научно-технической революции по усилению физических способностей человека, а его деятельность по применению знаний составляет шестую ступень информатики в новом ее определении.


1.7. Получение нового знания


Знание характеризуется своей самоприменимостью и активностью: именно с помощью знания можно находить новое знание, знание воздействует на рычаги поиска нового знания. Накопленное знание обеспечивает возможность анализа этого знания для выработки знания о знании (самоприменимость знания) и формирования нового знания (активность знания). Кроме этого, указанные две характеристики взаимосвязаны: знание о знании составляет основу синтеза нового знания, а синтез нового знания невозможен без анализа накопленного знания. Исторически известные характеристики явлений в науке и технике явно проявились только в процессе реализации второй научно-технической революции - в период коренного и качественного преобразования производительных сил в связи с использованием средств усиления умственных способностей человека. Материальной базой средств усиления послужили устройства СВТ: электронные ВМ непрерывного и дискретного действия. Научную основу средств усиления составила кибернетика. Практическая основа кроется в замечательном свойстве знания - возможность его применения во всех сферах деятельности человека.


Новое знание можно синтезировать путем поиска в средствах тиражирования знаний, соединения исследования или изучения известного знания, наконец, можно обратиться в Интернет, где можно найти относительно новое знание, неизвестное данному пользователю. Для информатики важно в плотную меру изучить понятие нового знания. Проблема определения или толкования этого понятия довольно сложна. Человек сразу определяет новизну некоторого сообщения. Если он что-то не знал, то это является новым. Как формализовать это «сразу»? Формально определим понятие нового знания несколько позже. Неформально определим понятие так. Пусть нам ясно определение объема знания. Знание, отраженное каким-либо образом в имеющемся объеме, считается известным. Знание, которое отсутствует в данном объеме, является новым знанием. Следовательно, новое знание относительно. По отношению к одному объему знания данное знание является новым, а по отношению к другому - старым. Информатика занимается исследованием и созданием технологии формирования нового знания. Заведомо можно сказать, что получаемое решение задачи является новым знанием.


Неформальное определение понятия нового знания сообщает неявно о том, что получение нового знания возможно в результате работы системы. Этому можно найти всевозможные подтверждения. Материальная, энергетическая или информационная системы порождают новое знание. Конечно, это утверждение нельзя понимать абсолютно. Автомобиль не может генерировать нового знания. И это утверждение не абсолютно. В процессе работы автомобиля происходит старение или износ деталей, что составит новое знание о функционировании того или иного узла автомобиля. Пример показателен. Будем рассматривать информатические системы генерации нового знания. Новое знание представляется в тех же видах, что и накопленное знание. Этот факт работает в пользу интеллектуализации применения ВМ.


Хочется уточнить слова Л.Н. Толстого, сказавшего: «Знание - орудие, а не цель». Лучше сказать так: Знание - орудие для приобретения нового знания и цель главных устремлений человека. Построение лексиконов и БЗ, представляющих знания, является практической целью в ИП. Они создаются для синтеза нового знания.


Фундаментальной технической системой познания или создания нового знания явилась ВМ, независимо от области применения. Возникновение кибернетики и ее главного объекта исследований - системы обработки информации - в равной мере работают и на информатику. Информатика развилась в недрах кибернетики, ее объектом является системы человек-ВМ. Начальное назначение ВМ - производство расчетов по формулам - было переориентировано сразу же, образно говоря, после построения второй ВМ. Теперь назначением ВМ является выработка нового знания. ВМ - система нового информационного типа. Ее свойства и характеристики далеко не исчерпаны и едва ли будут исчерпаны в будущем. Такие системы, объединенные с другими системами или с человеком, будут описывать, осмысливать, определять, представлять, обобщать и применять знания для формирования нового знания по заказам человека или среды применения ВМ. Еще раз следует упомянуть, что объектом изучения информатики является система человек-ВМ.


Сегодня трудно найти область деятельности человека, где бы ни использовалась ВМ. Производство, сельское хозяйство, школьное или дошкольное учебное заведение, быт и культура - везде существуют СВТ для поиска нового знания по запросам производственника, учащегося или отдыхающего. Теперь многие понимают, что Интернет - это источник нового знания для каждого человека (если он находит искомые сообщения). Именно это обстоятельство побудило информатиков плотнее заняться интеллектуальным использованием ВМ для обеспечения доступа к ней любого пользователя. Исследуемым здесь средством выработки нового знания является Интеллсист, позволяющая использовать лексикон и БЗ для автоматического извлечения нового знания. Не все проблемы Интеллсист исследованы, о них говорится в томе 7.


Необходимость поиска или вывода нового знания не требует больших пояснений. В этом можно увидеть сущность человека. Важно отметить, что система человек-ВМ является кибернетической, она характеризуется (как любая система) обратной информационной связью. В отличие от Интернета, которая имеет весьма слабую обратную связь, Интеллсист только с помощью обратной связи (запрос-ответ) обеспечивает эффективный логический поиск нового знания на основе имеющегося. Новое знание приводит к синтезу нового знака, нового языка и т.п. Так возникает общая обратная связь процесса познания, которая отсылает нас на тот или иной шаг познавательной деятельности. В гл. 7 это утверждение будет сформулировано в форме закона.


Седьмой шаг в познавательной деятельности человека состоит в создании систем формирования нового знания с использованием всех предыдущих шагов, и эта деятельность составляет седьмую ступень информатики.


Общий итог первой главы - это установление того факта, что информатика является наукой по обоснованным в главе пунктам, информатика является необходимой сферой деятельности человека по исследованию и поиску нового знания с помощью ВМ. Деятельность человека по созданию нового знания может и не связываться с ВМ. Она может реализовываться «вручную». Эта деятельность состоит из семи исторически обоснованных шагов. Каждый шаг связан с соответствующим предметом, который имеет аналоги. Памятуя о том, что шаги информатики относятся к технологии приобретения нового знания, можно взять за основу семь шагов для квалификации или классификации любых процессов, связанных с познавательной деятельностью человека. Рассмотрим пример применения семи шагов. Пример может показаться выдуманным (натянутым). Тем не менее, возьмем в качестве рабочей гипотезы положение о семи шаговом рассмотрении любой познавательной работы. Для иллюстрации важности семерки рассмотрим понятие таланта.


Талант на одну треть состоит из инстинкта, на одну треть - из памяти и

на одну треть - из воли.

К. Досси

Возможны другие высказывания, которые могут оказаться более удовлетворительными. И вот пример. В средние ХХ века проповедник Бертольт в проповеди рассказал свою интерпретацию библейской истории пяти талантов. Попробуем продолжить эту историю до семи талантов. Она не будет противоречить интерпретации Бертольта и человеческому представлению о жизни, но существенно пополняет представления о жизни и познавательной работе. Наша интерпретация семи талантов такова:

Первый талант - собственная персона, которую могут наблюдать другие персоны и фиксировать в своем сознании, символами или графически факты, связанные с персоной. Этот талант отражает важные свойства человека - иметь чувства и уметь воспринимать все, что его окружает для расширения чувств и сферы восприятия.

Второй талант - наше положение в обществе персон, он реализует связи данной персоны с другими персонами, а без этой связи трудно представить понимание жизни. Этот талант отражает существенные свойства человека - знать язык общения и уметь им пользоваться.

Третий талант - наше понимание вещей (предметов, явлений или процессов) в окружающем мире, включая человека и его общество. Понимание вещей завершается формированием понятий об этих вещах. Этот талант породил продуктивную деятельность человека - ремесло (в общем смысле этого слова).

Четвертый талант - наше материальное и духовное (а также можно добавить и информационное) имущество, символизирующее накопление знаний, как отдельным человеком, так и всем обществом. Этот талант отражает накопление достояния человека - культуру.

Пятый талант - наш ум и его способность логически познавать окружающие предметы, явления или процессы. Этот талант порождает важную деятельность человека, представленную науками.

Шестой талант - наша работа (сама деятельность), связанная со способностями человека думать, делать и осмысливать сделанное, а также применять познанное. Этот талант фундаментально связан с различным производством (материалов, энергии и информации).

Седьмой талант - наша вселенная (абсолютная ценность), которая наблюдается, осмысливается, формируется в сознании, оформляется образами, обобщается, применяется и созидает новое. Этот талант составляет основы человеческого существования - быт.


Наука представляет собой сборник

оправдавших себя рецептов.

П. Валери

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   25

Похожие:

В семи томах том Основы информатики (Введение в информатику) iconСобрание сочинений в семи томах 3 «Собрание сочинений в семи томах»: Время; 2008
Собрание сочинений М. М. Зощенко — самое полное издание прозы одного из крупнейших писателей-новаторов XX века. В него входят практически...
В семи томах том Основы информатики (Введение в информатику) iconИнформатика в семи томах
Словарь поможет пользователям Интеллсист и разработчикам машинных систем разнообразного назначения в написании отчетов, руководств...
В семи томах том Основы информатики (Введение в информатику) iconВ семи томах том Представление знаний (Структуры данных)
Приводимые примеры служат фрагментами прототипов записей знаний и запросов, предназначенных для создателей заданий и запросов к базе...
В семи томах том Основы информатики (Введение в информатику) iconРавительство республики башкортостан академия наук республики башкортостан история башкирского народа в семи томах том V уфа гилем 2010
Российская академия наук Уфимский научный центр ■ Институт истории, языка и литературы
В семи томах том Основы информатики (Введение в информатику) iconЬство республики башкортостан академия наук республики башкортостан история башкирского народа в семи томах том VI москва восточная литература 2011
Российская академия наук Уфимский научный центр Институт истории, языка и литературы
В семи томах том Основы информатики (Введение в информатику) iconВ семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем)
Интеллсист, их структуры и технологии работы с инструментарием составляют центральную часть тома. Оценка возможностей Интеллсист...
В семи томах том Основы информатики (Введение в информатику) iconВ семи томах том Информатика смысла Машинная лингвистика
Семантическая и распознающая грамматики связаны между собой как алгоритм и средства его реализации. Основой для контроля правильности...
В семи томах том Основы информатики (Введение в информатику) iconАннотация: Во второй том антологии включены произведения виднейших германских, английских, американских, французских публицистов, созданные в период с начала
Прутцков Г. В. Введение в мировую журналистику. Антология в двух томах. Т м.: Омега-Л, 2003
В семи томах том Основы информатики (Введение в информатику) iconЭкзаменационные вопросы интернет-курсов интуит (intuit): 189. Введение в информатику
Ответы на экзаменационные вопросы интернет-курсов интуит (intuit): 189. Введение в информатику
В семи томах том Основы информатики (Введение в информатику) iconОсновы правовой информатики (юридические и математические вопросы информатики)
Правовая информатика как учебная дисциплина сформировалась и преподается в ряде юридических вузов и факультетов (в том числе, мгюа,...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница