Тема 5. ИТ экспертных систем

Цель: Получить представление о ИТ экспертных систем.

Экспертные системы основаны на использовании искусственного интеллекта. Главная идея использования технологии экспертных систем заключается в том, чтобы получить от эксперта его знания и, загрузив их в память компьютера, использовать всякий раз, когда в этом возникает необходимость.

Экспертные системы (ЭС) - это сложные программные комплексы, аккумулирующие знания специалистов в конкретных предметных областях и тиражирующие этот эмпирический опыт для консультаций менее квалифицированных пользователей.

Традиционно знания существуют в двух видах - коллективный опыт и личный опыт. Если большая часть знаний в предметной области представлена в виде коллективного опыта (например, высшая математика), эта предметная область не нуждается в экспертных системах. Если в предметной области большая часть знаний является личным опытом специалистов высокого уровня (экспертов), если эти знания по каким-либо причинам слабо структурированы, такая предметная область, скорее всего, нуждается в экспертной системе.

При создании баз знаний самая трудная задача - извлечение из них эксперта. Для этого существуют методы извлечения знаний. Экспертные системы представляют собой компьютерные программы, трансформирующие опыт экспертов в какой-либо области в форму эвристических правил.

Эвристики не гарантируют получения результата с такой же степенью уверенности, как алгоритмы ППР. Однако они часто дают приемлемые решения для практического использования. Таким образом, экспертные системы используются в качестве советующих систем.

Пользователь - специалист предметной области, для которого предназначена система. Обычно его квалификация недостаточно высока, и поэтому он нуждается в помощи и поддержке своей деятельности со стороны ЭС.

Специалист по знаниям - специалист по искусственному интеллекту, выступающий в роли промежуточного буфера между экспертом и базой знаний. Синонимы: когнитолог, инженер по знаниям, инженер-интерпретатор, аналитик.

Интерфейс пользователя - комплекс программ, реализующих диалог пользователя с ЭС как на стадии ввода информации, так и получения результатов. Специалист использует интерфейс также для ввода команд, содержащих параметры, определяющие процесс обработки информации. Пользователь может использовать четыре метода ввода информации: меню, команды, естественный язык, собственный интерфейс.

Технология экспертных систем предусматривает возможность получать в качестве выходной информации не только решения, но и объяснения.

База знаний (БЗ) - ядро ЭС, совокупность знаний предметной области, записанная на машинный носитель в форме, понятной эксперту и пользователю (обычно на некотором языке, приближенном к естественному). Параллельно такому "человеческому" представлению существует БЗ во внутреннем "машинном" представлении. Для организации базы знаний используют различные модели представления знаний: продукционную, семантическое сети, фреймы, формальные логические модели.

Интерпретатор - часть ЭС, производящая в определенном порядке обработку знаний, находящихся в базе знаний. Как правило, в нем выделяют два блока: решатель и подсистема объяснений. Решатель - программа, моделирующая ход рассуждений эксперта на основании знаний, имеющихся в БЗ (синонимы: дедуктивная машина, блок логического вывода). Подсистема объяснений - программа, позволяющая пользователю получить ответы на вопросы: "Как была получена та или иная рекомендация?" и "Почему система приняла такое решение?" Ответ на вопрос "как" - это трассировка всего процесса получения решения с указанием использованных фрагментов БЗ, т.е. всех шагов цепи умозаключений. Ответ на вопрос "почему" - ссылка на умозаключение, непосредственно предшествовавшее полученному решению, т.е. отход на один шаг назад. Кроме этого, во многих экспертных системах вводят дополнительные блоки: базы данных, блок расчета, блок ввода и корректировки данных.

Модуль создания системы - служит для создания набора (иерархии) правил. Существует два подхода, которые могут быть положены в основу модуля создания системы: использование алгоритмических языков программирования и использование оболочек экспертных систем. Как правило, в модуль создания системы включается интеллектуальный редактор БЗ - программу, предоставляющую инженеру по знаниям возможность создавать БЗ в диалоговом режиме. Включает в себя систему вложенных меню, шаблонов языка представления знаний, подсказок ("help" - режим) и других сервисных средств, облегчающих работу с базой.

 

Контрольные вопросы

1. Что такое ИТ экспертных систем?

2. Назначение ИТ экспертных систем.

3. Типы ИТ Экспертных систем.

 

Раздел 3. Технологии использования систем управления базами данных

Тема 6. Системы управления базами данных (СУБД).

Цель: Получить представление работы с базами данных

В этом подразделе приводится классификация СУБД, и рассматриваются основные их функции. В качестве основных классификационных признаков можно использовать следующие: вид программы, характер использования, модель данных. Названные признаки существенно влияют на целевой выбор СУБД и эффективность использования разрабатываемой информационной системы.

Система управления базами данных (СУБД) – это важнейший компонент АИС, основанной на базе данных. СУБД необходима для создания и поддержки базы данных информационной системы в той же степени, как для разработки программы на алгоритмическом языке – транслятор. Программные составляющие СУБД включают в себя ядро и сервисные средства (утилиты).

Ядро СУБД – это набор программных модулей, необходимый и достаточный для создания и поддержания БД, то есть универсальная часть, решающая стандартные задачи по информационному обслуживанию пользователей. Сервисные программы предоставляют пользователям ряд дополнительных возможностей и услуг, зависящих от описываемой предметной области и потребностей конкретного пользователя.

Классификация СУБД.

В общем случае под СУБД можно понимать любой программный продукт, поддерживающий процессы создания, ведения и использования БД. Рассмотрим какие из имеющихся на рынке программ имеют отношение к БД и в какой мере они связаны с базами данных.

К СУБД относятся следующие основные виды программ:

· полнофункциональные СУБД;

(ПФСУБД) представляют собой традиционные СУБД, которые сначала появились для больших машин, затем для мини-машин и для ПЭВМ. Из числа всех СУБД современные ПФСУБД являются наиболее многочисленными и мощными по своим возможностям. К ПФСУБД относятся, например, такие пакеты как: Clarion Database Developer, DataBase, Dataplex, dBase IV, Microsoft Access, Microsoft FoxPro и Paradox R: BASE.

· серверы БД;

предназначены для организации центров обработки данных в сетях ЭВМ. Эта группа БД в настоящее время менее многочисленна, но их количество постепенно растет. Серверы БД реализуют функции управления базами данных, запрашиваемые другими (клиентскими) программами обычно с помощью операторов SQL.

· клиенты БД;

для серверов БД в общем случае могут использоваться различные программы: ПФСУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры, программы электронной почты и т. д. При этом элементы пары "клиент - сервер" могут принадлежать одному или разным производителям программного обеспечения.

· средства разработки программ работы с БД.

могут использоваться для создания разновидностей следующих программ:

· клиентских программ;

· серверов БД и их отдельных компонентов;

· пользовательских приложений.

Контрольные вопросы

 База данных. Основные понятия и примеры БД.

 

Тема 7 СУБД

Цель: Получить представление о работе СУБД

Структурированные данные обрабатывает централизованный программный механизм, который называется системой управления базами данных.

Система управления базами данных (СУБД) – специализированная программа (чаще комплекс программ), предназначенная для организации и ведения базы данных.

Основные функции СУБД:

- управление данными во внешней памяти (на дисках);

- управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;

- журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;

- поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

 

1. СУБД, классификация и характеристики.

 

Тема 8 СУБД ОС Windows

Цель: Получить представление о разновидностях баз данных на основе NT технологии Windows.

Для ОС Windows95/NT наиболее распространены в использовании следующие объекты синхронизации:

· Критические секции (CriticalSection): наиболее простые и наиболее быстродействующие объекты синхронизации. Область их использования - адресное пространство одного процесса; фрагменты кода, взаимоисключающие одновременное выполнение. Перед использованием критических секций необходимо выполнить их инициализацию функцией InitializeCriticalSection. Удаление критической секции производится функцией DeleteCriticalSection. Синхронизация потоков, принадлежащих одному процессу, происходит при входе в критическую секцию, т.е. первый вошедший поток блокирует доступ в критическую секцию остальным потокам, которые помещаются в соответствующую очередь и поочередно допускаются в критическую секцию. Вход в критический секцию производится функцией EnterCriticalSection. Выход - LeaveCriticalSection;

· События (Event): - объекты, позволяющие синхронизировать как выполнение фрагментов кода взаимоисключающих выполнение друг друга, так и фрагментов кода, требующих одновременного выполнения, в различных процессах. Эти объекты имеют имена (строка, завершающаяся нулем), поэтому доступ к ним возможен не только в пределах одного адресного пространства одного процесса, но и из разных процессов. Событие может иметь два состояния: установленное или сброшенное. Возможно "импульсное" управление т.е. одной функцией событие из сброшенного состояния переводится ОС в установленное, происходит вход всех ждущих потоков в синхронизируемые области кода, перевод события в сброшенное состояние. Создание или открытие объекта событие производится функциями CreateEvent, OpenEvent. Закрытие события - CloseHandle. Ожидание производится в функциях WaitForSingleObject и WaitForMultipleObject. Эти функции имеют параметр - объект синхронизации, а также время ожидания в миллисекундах или INFINITE - бесконечность.

· Мьютексы (Mutex - MUTual EXclusion - взаимное исключение) - объекты, по принципу работы похожи на критические секции, но отличаются от них возможностью быть использованными для синхронизации различных процессов (т.е. могут иметь строковой идентификатор в качестве имени, доступный всем процессам). Создание или открытие объекта событие производится функциями CreateMutex, OpenMutex. Закрытие объекта - CloseHandle. Ожидание производится в функциях WaitForSingleObject и WaitForMultipleObject. Выход из ограничиваемой области требует освобождения объекта функцией ReleaseMutex;

· Семафоры (Semaphore) - объекты, позволяющие запретить одновременное выполнение кода потокам более определенного числа. Семафоры также могут быть использованы для синхронизации различных процессов. При входе в ограничиваемый блок кода вызывается ожидающая функции. Проверяется специальный счетчик и, в случае ненулевого значения, поток продолжает дальнейшее выполнение исполняемого кода, при этом значение счетчика уменьшается на определенную величину, значение которой указывается при создании семафора. В случае нулевого значения счетчика производится ожидание освобождения каким-либо потоком семафора (освобождение семафора производится функцией ReleaseSemaphore). Создание или открытие объекта событие производится функциями CreateSemaphore, OpenSemaphore. Закрытие объекта - CloseHandle. Ожидание производится в функциях WaitForSingleObject и WaitForMultipleObject.

При необходимости изменить значение какой-либо переменной, не опасаясь, что за время обращения одного потока - другие потоки могут также попытаться изменить значение, нет необходимости использовать вышеперечисленные объекты синхронизации. WIN32 имеет соответствующие функции, позволяющие соответственно увеличить, уменьшить или присвоить конкретное значение переменной: InterlockedDecrement, InterlockedIncrement, InterlockedExchange.

Функции, предназначенные для управления многозадачностью, как и другие системные, находятся в динамической библиотеке Kernel32.dll. Список все стандартных функций указан в WIN32 API.

1. Какие СУБД используются вWindows?

2. Что такое обьекты синхронизации?

Тема 9. Microsoft Access

Цель: Получить навыки работы с СУБД Access.

Access – это полнофункциональная программа, которая предназначена для работы с базами данных любого типа. В основе данной программы используется модель динамического обмена данными с интернет-публикациями и другими приложениями. Данная программа предусматривает использование инструментов автоматизации обработки любого типа информации, представленной в структурированном виде. Помимо всего прочего, Access это еще и пакет программ, в котором предусмотрена поддержка элементов ActiveX. Это существенно расширяет возможности программы в том плане, что она может использовать не только текстовые и табличные компоненты, но и объекты из интернета, и мультимедиа. Связи, устанавливаемые в приложении между базами данных (БД), дают возможность осуществлять точное отслеживание изменений в любой из них и автоматически корректировать параметры в других.

1. Как осуществляется работа в Microsoft Access?

2. Назначение пакета Microsoft access.

Тема 10 СУБД на основе 1С

Цель: Получить представление работы с СУБД на основе 1С.

В самом простом варианте конфигурации системы рекомендуется применение специального файла: «1Cv8.1CD». В нем хранится новая информация пользователей, фиксируются изменения в регистрах, сделанные индивидуальные настройки. Такой способ отличается удобством использования. Его функционал доступен без дополнительных затрат. Единственным существенным недостатком является ограниченное число пользователей, не более 10.

Важно! Для хранения самого файла «1Cv8.1CD» выделяют отдельный компьютер. К нему впоследствии организуют доступ всех пользователей по локальной сети, которые получают возможность работы с дисковым пространством. В данном случае происходит имитация режима «клиент-сервер».

Приведем сведения, которые позволят точнее оценить пригодность такого выбора для решения определенных задач:

Структура упомянутого выше файла является табличной. Размер каждого отдельного блока ограничен объемом 4 Гб;

Если используются «младшие» версии 1С, ниже чем 8.3, то корректное выполнение некоторых заданий в автоматическом режиме будет невозможно. Ограничением является необходимость подключения отдельных пользователей;

В этом варианте нельзя осуществлять одновременное проведение нескольких документов;

Он не обеспечивает высокий уровень безопасности. При желании любой пользователь в состоянии сделать копию основного файла, в котором хранится база данных предприятия.

Для более масштабных проектов лучше подходит полноценная организация работы в режиме «клиент-сервер». Перечислим его особенности:

Такой вариант разработан для одновременной работы большого количества пользователей. Для получения достаточной производительности применяют разные системы управления базами данных и сервера, объединенные в кластеры;

Его скоростные параметры лучше по сравнению с «файловым» вариантом, что позволяет обрабатывать быстрее большие массивы данных;

В данном случае проще установить и эксплуатировать современную защиту информации;

Для увеличения вычислительной мощности достаточно добавления нужного количества серверов в определенный кластер.

В режиме «клиент-сервер» применяют стандартно архитектуру из трех уровней. Самый нижний – это пользовательские программы. От них поступают обращения к серверам кластера. При необходимости, включается кэширование данных. Алгоритм обработки запросов предусматривает возможность немедленного получения ответов. Для получения информации под управлением менеджера процессов сервер формирует обращение к СУБД. Данные к клиенту поступают по обратной цепочке.

1. Основные характеристики систем 1С

2. Виды пакетов 1С.