Объектно-структурный подход (ОСП)

Традиционные методологии структурирования

Существующие подходы к проектированию сложных систем можно разделить на два больших класса:

• Структурный (системный) подход или анализ, основанный на идее алгоритмической декомпозиции, где каждый модуль системы выполняет один из важнейших этапов общего процесса.

• Объектный подход, связанный с декомпозицией и выделением не процессов, а объектов, при этом каждый объект рассматривается как экземпляр определенного класса.

В структурном анализе [Yourdon, 1989; DeMarco, 1979; Gane & Sarson, 1979] разработано большое число выразительных средств для проектирования, в том числе графических [Буч, 1993]: диаграммы потоков данных (DFD - data-flow diagrams), структурированные словари (тезаурусы), языки спецификации систем, таблицы решений, стрелочные диаграммы «объект-связь» (ERD - entity-relationship diagrams), диаграммы переходов (состояний), деревья целей, блок-схемы алгоритмов (в нотации Насси-Шнейдермана, Гамильтона-Зельдина, Фестля и др.), средства управления проектом (PERT-диаграммы, диаграммы Ганта и др.), модели окружения.

Множественность средств и их некоторая избыточность объясняются тем, что каждая предметная область, используя структурный подход как универсальное средство моделирования, вводила свою терминологию, наиболее подходящую для отражения специфики конкретной проблемы. Поскольку инженерия знаний имеет дело с широким классом ПО (это «мягкие» ПО), встает задача разработки достаточно универсального языка структурирования.

Объектный (объектно-ориентированный) подход (ООП), возникший как техно­логия программирования больших программных продуктов, основан на следую­щих основных элементарных понятиях [Буч, 1992]: объекты, классы как объекты, связанные общностью структуры и свойств, и классификации как средства упо­рядочения знаний; иерархии с наследованием свойств; инкапсуляции как сред­ства ограничения доступа; методы и полиморфизм для определения функций и отношений.

ООП имеет свою систему условных обозначений и предлагает богатый набор логических и физических моделей для проектирования систем высокой степени сложности, при этом эти системы хорошо структурированы, что порождает лег­кость их модификации. Впервые принцип ООП установлен в 1979 [Jones, 1979], а затем развит в работах [Shaw, 1984; Peterson, 1987; Буч, 1992].

Широкое распространение объектно-ориентированных языков программирова­ния C++, CLOS, Smalltalk и др. успешно демонстрирует жизнеспособность и перспективность этого подхода.

Можно предложить в качестве базисной парадигмы методологии структурного анализа знаний и формирования поля знаний P_z обобщенный объектно-струк­турный подход (ОСП), последовательно разработанный от математического обо­снования до технологии и программной реализации [Гаврилова, 1995].

Основные постулаты этой парадигмы заимствованы из ООП и расширены.

1. Системность (взаимосвязь между понятиями).

2. Абстрагирование (выявление существенных характеристик понятия, кото­рые отличают его от других).

3. Иерархия (ранжирование на упорядоченные системы абстракций).

4. Типизация (выделение классов понятий с частичным наследованием свойств в подклассах).

5. Модульность (разбиение задачи на подзадачи или «возможные миры»).

6. Наглядность и простота нотации.

Использование пятого постулата ОСП в инженерии знаний позволяет строить глобальные БЗ с возможностью выделить локальные задачи с помощью горизон­тальных и вертикальных сечений на отдельные модули пространства-описания предметной области.

Шестой постулат внесен в список последним, но не по значимости. В инженерии знаний формирование P_z традиционно является критической точкой [Гаврилова, Червинская, Яшин, 1988; Гаврилова, Червинская, 1992], так как создаваемая не­формальная модель предметной области должна быть предельно ясной и лако­ничной. Традиционно языком инженерии знаний были диаграммы, таблицы и другие графические элементы, способствующие наглядности представлений. Именно поэтому предлагаемый в данной работе подход к языку связан с возмож­ной визуализацией процесса проектирования.

ОСП позволяет наглядно и компактно отобразить объекты и отношения предмет­ной области на основе использования шести постулатов.

Объектно-структурный подход подразумевает интегрированное использование сформулированных выше постулатов от первой до последней стадий разработки БЗ интеллектуальных и обучающих систем. На основе ОСП предлагается алго­ритм объектно-структурного анализа (ОСА) предметной области, позволяюще­го оптимизировать и упорядочить достаточно размытые процедуры структури­рования знаний.

Дата добавления: 2015-07-02