8129

Архитектура доски объявлений (ДО)

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Архитектура доски объявлений (ДО). (Конспект) Архитектура ДО. В первой половине 70-х годов по заказу Управления перспективных исследований США DARPA рядом американских университетов была выполнена пятилетняя исследовательская программа, направленная...

Русский

2013-02-04

238 KB

9 чел.

Архитектура доски объявлений (ДО).

(Конспект)

Архитектура ДО. В первой половине 70-х годов по заказу Управления перспективных исследований США DARPA рядом американских университетов была выполнена пятилетняя исследовательская программа, направленная на создание систем понимания слитной речи. В рамках этой программы была разработана система Hearsay-II, основанная на архитектуре «доски объявлений» (ДО). В русскоязычной литературе термин Blackboard Architecture также часто переводится как «архитектура классной доски»

Речь – сложный феномен, формируемый как результат ряда преобразований намерений говорящего в акустические волны. Он включает порождение ряда семантических и синтаксических структур. Интерпретация речи – обратное преобразование, позволяющее восстановить намерения говорящего по воспринимаемым звуковым колебаниям. В процессе обработки на различных уровнях интерпретации (фонетическом, лексическом, синтаксическом, семантическом) используются различные знания и модели.

В основу архитектуры ДО положена модель совместного решения сложной задачи группой экспертов. Они «обозревают» ДО, на которой описана исходная проблема и появляются данные, характеризующие текущее состояние в решении задачи. Любой эксперт может участвовать в решении проблемы или в интерпретации данных. Результаты его работы заносятся на ДО и становятся доступными другим экспертам. В системах на основе ДО вместо физической доски используется разделяемая компьютерная память, а в роли экспертов выступают соответствующие программные модули.

Основными компонентами архитектуры ДО являются:

1. Множество независимых обрабатывающих модулей, содержащих необходимые для решения частной подзадачи знания. Модули, названные источниками знаний (ИЗ), могут использовать различные модели представления и обработки знаний, в зависимости от особенностей решаемых задач.

2. Собственно ДО, представляющая собой общую память (глобальную базу данных), через которую ИЗ обмениваются информацией. ДО содержит входные данные, частичные результаты решения и другие данные, получаемые на различных этапах решения задачи.

3. Управляющая компонента (УК) – принимает решения о выборе направления в решении задачи и выделении ресурсов. В ряде систем УК сама была реализована с использованием архитектуры ДО, т. е. включала управляющие ИЗ и ДО, для организации управления вычислительным процессом.

Архитектура системы Hearsay-II представлена на рис. 17.1

Монитор ДО отслеживает условия, при которых тот или иной ИЗ может включиться в решение общей задачи и помещает готовые к исполнению модули в агенду. (В программных реализациях системы ДО для обработки создаются экземпляры источников знаний – ЭИЗ.) Планировщик, в соответствии с текущим фокусом управления, выбирает из агенды готовый к исполнения ЭИЗ и активизирует его. Результаты работы ЭИЗ заносятся на ДО. Таким образом, базовый цикл работы системы с архитектурой ДО включает следующие шаги:

  •  выбор из списка готовых к исполнению ИЗ (агенды) одного ИЗ;
  •  срабатывание выбранного ИЗ;
  •  модификация агенды по результатам срабатывания ИЗ.

Полный цикл управления в архитектуре HEARSAY-II представлен на рис. 17.2.

Таким образом, появление архитектуры ДО было обусловлено необходимостью решения сложных проблем, состоящих из множества подзадач, требующих использования различных моделей представления знаний, и более сложного взаимодействия между подзадачами. Архитектура ДО получила дальнейшее развитие  и нашла применение в многочисленных приложениях.

Изменения, происходящие на ДО вследствие срабатывания ИЗ описываются для монитора ДО как множество событий (экземпляров типа «событие ДО»). Монитор ДО идентифицирует – какие ИЗ могут быть запущены новыми событиями и обращается к компонентам предусловиям запускаемых ИЗ. Для ИЗ предусловия которых выполняются монитор создает экземпляры (представляющие активируемые ИЗ) и помещает их в агенду. Кроме того, монитор ДО обновляет БД фокусов управления, основываясь на новых событиях. Планировщик сортирует (оценивает) содержащиеся в агенде ИЗ, выбирает (и удаляет) ИЗ с наивысшим приоритетом и запускает компоненту действия соответствующего ИЗ

Примером построения ИС на основе  архитектуры ДО является распределенная среда мониторинга подвижных объектов DVMT (Distributed Vehicle Monitoring Testbed) [Lesser and Corkill, 1983].

DVMT моделирует сеть пространственно распределенных узлов, выполняющих интерпретацию сигналов для мониторинга перемещений множества объектов. Узлы обнаруживают звуковые сигналы подвижных объектов (целей) и используют знания об этих сигналах и особенностях движения объектов для их сопровождения в соответствующей области пространства. Для построения полной картины перемещений во всей наблюдаемой области пространства узлы обмениваются информацией об объектах, которые они отследили. Поскольку узлы работают с потенциально содержащими ошибки данными и могут генерировать потенциально несогласованные и некорректные частичные результаты, эта задача предполагает функционально-точное сотрудничество. Узлы могут строить приемлемые общие решения, если они в достаточной степени обмениваются своими частичными результатами. Однако, без организационной структуры, направляющей обработку и коммуникационные решения, узлы могут быстро перегрузить друг друга промежуточными частичными результатами.

Исследования, проведенные с использованием системы DVMT, показали, что построение гибкой и эффективной централизованной стратегией управления всей сетью не представляется возможной. Вместо этого каждый узел должен самостоятельно принимать решения относительно своей активности на основе организационных знаний о своей роли, а также ролях других узлов в решении задачи, и исходя из собственного локального видения решаемой задачи. При таком подходе проблема координации в сети делится на две подзадачи:

1. Построение и поддержание общесетевой организационной структуры.

2. Постоянное локальное уточнение этой структуры и активностей узлов, используя локальные знания и возможности по управлению каждого узла.

Таким образом, в рамках границ, определенных организационной структурой, узлы имеют существенную свободу в принятии решений. В DVMT организация специфицирована как множество ассоциированных с каждым узлом «областей интереса». Эти области определяют:

  •  кому, какая и когда должна передаваться информация – частичные результаты и цели для построения частичных результатов;
  •  отношения полномочий, указывающие насколько высокий приоритет узлы должны присваивать обработке поступивших извне целей по отношению к внутренне генерируемым целям;
  •  приоритеты целей, указывающие как оценивать важность обработки различных типов целей.

Каждый узел в DVMT представляет собой основанный на архитектуре ДО решатель с уровнями абстракции и источниками знаний, соответствующими задаче мониторинга подвижных объектов (Рис 17.3). Планировщик узла DVMT решает, какой источник знаний будет применяться следующим к частичным результатам на ДО. Для определения приоритетов наблюдаемых целей при генерации частичных результатов он использует области интереса. Цели и построение результатов в области высокого интереса узла имеют более высокий приоритет.

Пусть, например, для расширения диапазона задач, которые может выполнять узел N1, организационная структура предписывает ему интерпретировать данные от двух смежных воспринимаемых областей A и B. Данные об области B может также получать соседний узел N2. Чтобы избежать дублирования область предписывает узлу N1 отдавать предпочтение генерации частичных решений в области A. Однако при отсутствии целей в этой области он может отслеживать цели в области B, сотрудничая с узлом N2 в обработке данных. Аналогично, рейтинг целей для передачи и получения информации зависит от области интереса посылающего и принимающего узла.

При отсутствии области интереса узел просто отслеживает цели с максимальным приоритетом, отражающим уверенность в частичных результатах, актуализирующих цель. Области интереса также отранжированы и, когда узел получает информацию об области интереса, он переоценивает приоритет цели, основываясь на комбинации своего исходного приоритета и приоритета области интереса. Вследствие этого узел может отслеживать высоприоритетную с локальной точки зрения цель, даже если она относится к низкоприоритетной области интереса. Такая организационная структура не навязывает жестко узлам локальных решений и может использоваться для управления: количеством перекрытий и избыточности в решении проблемы между агентами, ролями узлов в решении задачи («интегратор», «специалист», «менеджер среднего звена»),  отношениями полномочий между узлами, и потенциальными путями решения задачи в сети.

Статическая организационная структура, ориентированная на конкретный сценарий, не всегда может гарантировать согласованное поведение сети при изменении ситуации, поскольку специфические характеристики задачи не могут быть полностью предсказаны заранее. С другой стороны, реорганизация, как правило, является дорогостоящей процедурой и требует достаточно много времени. Поэтому организационная структура должна быть ориентирована на достижение приемлемой эффективности в долгосрочной перспективе, а не очень высокую эффективность только в нескольких ситуациях. Приемлемая организационная структура должна обеспечивать узлы достаточной гибкостью, позволяющей им адекватно реагировать на изменение ситуации. При этом следует учитывать, что гибкие организационные структуры, обеспечивая высокую степень свободы выбора решений, могут порождать некогерентное поведение сети. При заданном множестве ролей, которые узлы могут играть в организации, им необходимо определить, какие роли они должны играть в текущей ситуации.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22124. Биологический вид 95 KB
  Количество часов: 2 Биологический вид История развития концепции вида. Современные концепции вида Критерии вида Структура и общие признаки вида История развития концепции вида. Современные концепции вида Вид является одной из основных форм организации жизни на Земле и основной единицей классификации биологического разнообразия. Есть группы с огромным числом видов и группы даже высокого таксономического ранга представленные немногими видами в современной фауне и флоре.
22125. Видообразование. Понятие о видообразовании. Пути видообразования. Принцип основателя 105 KB
  Пути видообразования. Принцип основателя Теория аллопатрического видообразования Теория симпатрического видообразования Темпы видообразования Дополнительная литература: Понятие о видообразовании. Пути видообразования. Существуют три основных пути видообразования: филетическое гибридогенное и дивергентное.
22126. Соотношение онто- и филогенеза 99.5 KB
  Особенности и продолжительность онтогенеза в разных группах организмов Соотношение между онто и филогенезом Основные направления эволюции онтогенеза Общие представления о филогенезе и онтогенезе. Особенности и продолжительность онтогенеза в разных группах организмов Филогенез phyle племя это историческое развитие как отдельных видов и систематических групп организмов так и органического мира в целом. Преобразование одноклеточного зародыша в многоклеточный организм развитие этих составных частей функционирование рост...
22127. Эволюция органов и функций 82 KB
  Количество часов: 2 Эволюция органов и функций Принципы филогенетического преобразования органов и функций. Взаимосвязь морфофизиологических преобразований органов и систем в филогенезе. Принцип компенсации функций Принципы филогенетического преобразования органов и функций. Филогенетические изменения органов весьма разнообразны.
22128. Происхождение и развитие жизни на Земле 191 KB
  Количество часов: 6 Происхождение и развитие жизни на Земле Жизнь как особая форма движения материи. Гипотезы происхождения жизни Краткие сведения о геохронологии Возникновение жизни. Но не преувеличивают ли загадочности жизни. Второе перенос жизни через мировые пространства довольно трудно допустить.
22129. ВВЕДЕНИЕ В ТЕОРИЮ ЭВОЛЮЦИИ 92 KB
  Количество часов: 2 В биологии все наполняется смыслом лишь тогда когда истолковывается с эволюционной точки зрения. Значение эволюционной теории Основные доказательства эволюции. Значение эволюционной теории Происхождение жизни на Земле одна из центральных проблем современного естествознания и исходная точка любой религии. Целью эволюционной теории является выявление закономерностей развития органического мира объектом служат организмы в процессе их исторического развития к методам изучения относятся палеонтологический...
22130. Экологические основы эволюции 104.5 KB
  Понятие биогеоценоза очень важно в теории эволюции поскольку в них существуют и эволюционируют популяции. Некоторые виды состоят из огромного числа популяций другие из немногих или даже из одной популяции. Характеристики популяции оказывают влияние на действие эволюционных факторов. По пространственному распределению выделяют три основных типа популяций: 1 большие непрерывные популяции популяции злаков растущих на равнинах и покрывающих площади шириной в десятки или сотни километров; 2 мелкие изолированные колониальные популяции...
22131. Осадка. Распределение накопленной деформации (εi) по объему осаженной заготовки 182 KB
  Расчет силы деформирования при осадке и построение графика технологических нагрузок. Мощность и работа пластической деформации при продольной осадке цилиндра. Работа деформирования при продольной осадке.Схема осадки:1 нижняя плита; 2 верхняя подвижная плита; 3 цилиндрическая заготовка при продольной осадке; 4 цилиндрическая заготовка при поперечной осадке.
22132. Метод баланса работ 36 KB
  В основу метода положено следующее положение: при пластической деформации работа внешних сил на соответствующих им перемещениях равна работе внутренних сил работе пластической деформации. Работа пластической деформации 2 Если упрочнение отсутствует то Чаще принимают равным выбранному по АВ работа внешних сил: активной силы силы деформирования; сил трения. Работа сил трения берется со знаком минус. 3 где X Y Z проекции силы действующей по участку поверхности dF на оси координат а UX UY UZ ...