Введение. 
Интеллектуальная моделирующая система "Miracle"

В исследовательском центре искусственного интеллекта института программных систем РАН был разработан комплекс инструментальных средств «Miracle», предназначенный для создания интеллектуальных динамических систем, т. е. систем, основанных на знаниях, с возможностью учёта темпорального аспекта предметных областей. Подобные системы используются для решения задач, требующих создания динамических моделей и построения планов управления ими. Возможными областями применения динамических интеллектуальных систем, созданных с использованием комплекса являются: задачи управления сложными движениями летательных аппаратов, задачи мониторинга, диагностики и прогнозирования состояния сложных технических систем, использование в качестве компоненты робототехнических систем, использование в системах контроля загруженности путей, системах контроля за химическими процессами, а также системах управления энергетическими комплексами.

Архитектура системы

Система «Miracle» — универсальный программный инструментарий для создания интеллектуальных приложений основанных на знаниях [1]. В основу модели представления знаний положены идеи объектно-ориентированного моделирования, такие как классы объектов, наследование свойств, и др. Работа системы основана на применении правил-продукций, ассоциированных с каждым типом объектов (принцип инкапсуляции в объектно-ориентированной парадигме). Предметная область описывается множествами объектов различного типа. Каждый тип объекта соответствует некоторому понятию предметной области. Помимо описания набора статических свойств объекта также задаётся множество правил, описывающих изменение этих свойств во времени, т. е. — динамику поведения объекта. Такой подход позволяет осуществлять построение моделей как по принципу «от общего — к частному», когда сначала строится общая модель системы, а потом детализируются модели входящих в неё компонент, так и «от частного — к общему», когда сначала разрабатываются модели элементарных компонентов, а потом из них строится общая модель. Таким образом, система «Miracle» предоставляет возможность построения сложноструктурированных моделей большой степени сложности с возможностью задания собственной модели поведения для каждого отдельного компонента модели.

Общая архитектура системы «Miracle» отражена на рисунке.

Рис. 1 Общая архитектура системы.

Моделирование, то есть применение правил, ведется в дискретном времени с заданным шагом. Сохраняется полная «трасса» последовательных изменений состояний объектов (хранение истории модели).

Помимо задачи динамического моделирования система «Miracle» позволяет реализовать задачи управления моделируемыми объектами. Для этого на модели предметной области описываются, так называемые «целевые состояния» или «цели», т. е. — состояния в которые может (или должна) прийти система в процессе управления. Целевые состояния описываются набором условий на свойствах модели и её отдельных компонентов, задаваемых, как при помощи точных математических моделей, так и при помощи эмпирических экспертных знаний. Среди целевых состояний выделяются «положительные» или «штатные», которые необходимо или желательно достичь в процессе управления и «отрицательные» или «нештатные», которых необходимо избегать. Также задается множество возможных управляющих воздействий для системы и её отдельных компонентов, а также условия их применения в виде правил управления.

Вычислительное ядро системы состоит из интерпретатора простого процедурного языка программирования, интерпретатора системы продукций и планировщика. База знаний состоит из двух частей: уровень прототипов (описание классов объектов), который обычно и называют «знаниями» (статическая информация) и уровень экземпляров (множество объектов с их состояниями), который хранит динамическую информацию, характеризующую конкретные ситуации, возникающие в модели предметной области в ходе работы системы.

В системе выделены четыре класса правил. Правила замыкания, целеуказания, управления и перехода [2,3]. Правила имеют классическую структуру «если-то» и могут работать с атрибутами того объекта, в котором определены, либо с атрибутами объектов входящих в состав данного (т.н. отношение агрегирования). На каждом шаге работы системы применение правил происходит упорядоченно в соответствии с их принадлежностью к одному из классов (замыкания, целеуказания, управления, перехода в порядке перечисления). Отдельной фазой, на которой осуществляется целенаправленная коррекция поведения модели, обрабатываются правила управления.

программный miracle приложение.