Распределенная и параллельная обработка информации

При управлении сложными объектами или процессами ИСППР РВ должна обеспечивать возможность поиска приемлемого решения в условиях жестких временных ограничений. Число анализируемых параметров для объекта типа энергоблока может достигать многих тысяч, что не позволяет провести качественный анализ информации на основе последовательной ее обработки. Поэтому естественным образом возникает задача распараллеливания процесса обработки информации в ИСППР РВ. Вопросы параллельной обработки информации в интеллектуальных системах, базирующихся на продукционно-сетевом механизме представления знаний, рассмотрены в [Vagin at al., 1996; Еремеев и др., 1999]. Остановимся на возможности параллельной обработки в ИСППР РВ на базе высокоэффективного инструментального комплекса G2-GDA.

Параллелизм, присущий самой природе решаемой задачи или исследуемого процесса, интерпретируется как внешний параллелизм, в отличие от внутреннего параллелизма, характеризующего собственно возможности реализации алгоритма (программы) решения задачи.

К внутреннему параллелизму относится мелкоструктурный параллелизм на уровне программных инструкций, к внешнему — крупноструктурный параллелизм на уровне задач (программных модулей). Для реализации различных уровней параллелизма в ИСППР РВ необходимы соответствующие программные средства поддержки, достаточно мощный набор которых имеется в комплексе G2-GDA. G2-GDA — комплексная среда (complete environment) для разработки, внедрения и сопровождения приложений в широком диапазоне отраслей, которая интегрирует в себе современные технологии программирования и обработки информации. Комплекс поддерживает реализацию следующих уровней внешнего и внутреннего параллелизма.

Параллелизм на уровне разработки. Возможен многопользовательский подход к созданию приложения. Каждый разработчик имеет доступ к БЗ, находящейся на сервере, причем приложение может быть реализовано как на различных ЭВМ, так и с использованием нескольких взаимодействующих G2.

Параллелизм на уровне задач, программных модулей и процедур. В рамках одного приложения может одновременно работать несколько модулей, выполняющих определенные действия. В ИСППР РВ целесообразно разбиение всего программного комплекса на модули, которые соответствовали бы различным подсистемам управляемого объекта. Данный уровень можно трактовать как следующую (более низкую) степень внешнего параллелизма.

При параллельном выполнении ряда задач может возникнуть необходимость обмена какими-либо данными и соответственно проблема синхронизации данных. Для организации синхронного взаимодействия между блоками различных подсистем используются продукционные правила типа whenever и when.

Для распараллеливания процесса поиска решения внутри процедур и методов применяется конструкция do in parallel, которая служит для задания параллельного выполнения нескольких независимых операторов.

Параллелизм на уровне правил. В G2 существует несколько типов правил: Initialy, Unconditionaly, Whenever, When, If.

Все правила начальной инициализации Initialy выполняются параллельно при запуске приложения. Правила типа Unconditionaly безусловно производят определенные действия при активизации и выполняются параллельно аналогично правилам Initialy.

Продукционные правила типа When и Whenever похожи. Правило When активизируется, когда выполняется некоторое логическое условие. Правило Whenever активизируется, когда совершается некоторое событие. Если в данный момент времени активны несколько правил When или Whenever, то параллельно будут выполняться заключения каждого из правил. Аналогично и для продукционного правила типа If, которое отличается от When тем, что на его основе можно строить сложные схемы рассуждений типа деревьев решений.

Параллелизм внутри правил. Помимо распараллеливания на уровне правил существует также возможность распараллелить процесс обработки и внутри самих правил, т. е. реализовать несколько уровней мелкоструктурного параллелизма. Для организации параллельного выполнения определенных действий для целого множества объектов одного и того же типа применяются обобщенные правила, для построения которых используются конструкции For и Every. For позволяет выполнять определенные действия для объектов одного типа, например, параллельно выводить заключение о состоянии (исправен или нет) любого из них, а Every — для некоторых атрибутов (параметров, переменных) объектов одного типа. Для организации логических и арифметических операций и их параллельной обработки используются блоки AND (И), OR (ИЛИ), N TRUE (голосование), синхронизации и сдерживания.