Моделирование знаний эксперта по конструированию ЭС

ПЗ №1. Моделирование знаний эксперта по конструированию ЭС
Модель
для
ИИС, ИКС, ИСАПР
Предметная область -
- Конструирование ЭС
Рассматриваются вопросы сбора, систематизация и моделирование знаний по конструированию опытного разработчика для построения ИИС, ИКС, ИСАПР

1. Что учитывать в модели предметной области?
- Идентификация ПО.
Необходимо решить какие знания эксперта должны быть учтены в модели ПО
Назначение модели ПО:
автоматизированное решение задач конструирования;
обучение конструкторов;
хранение знаний опытных разработчиков…
Вид результата использования модели:
разработка электрической схемы;
построение чертежа печатной платы (ПП);
поиск значения собственной частоты конструкции ПП…
Исходные данные:
техническое задание;
предварительный вариант конструкции ЭС;
сборочный чертеж печатного узла…

Решаемые задачи:
по содержанию;
трассировка и размещение компонентов ПП;
расчёт собственной частоты ПП;
расчёт температуры компонентов на ПП…
по характеру;
задачи анализа;
задачи синтеза параметров;
задачи синтеза структуры;
принятие решение…
Поиск решения:
формальные действия (алгоритмы, программы);
интуитивно-эвристические действия разработчика;
сочетание и т.д.
В чем необходимость эксперта:
задачи;
действия.

Возможны различные варианты учета знаний предметной области.
Предлагаемый вариант:

Моделирование предметной области.
- Конструирование РЭС
Предметная область -
- Конструирование РЭС
ТЗ (техническое задание) – строго определённый набор требований.
Процесс конструирования – действия, проводимые в ходе проектных работ.
Объект – конструкция РЭС, результат проектирования.
Знания – совокупность разнообразных знаний о предметной области

Комментарии к модели ПО
Модель объекта – выполняет две функции:
- описывает собственно класс объектов разработки (конструкция ЭС) со своей геометрией, материалами и т.д;
- описывает будущее решение как экземпляр класса.
Модель процесса – стратегия и конкретный её вариант реализации в виде набора определённых действий при определённом техническом задании. Самая сложная модель.

Комментарии к модели ПО
Знание – необходимые для получения решения знания:
- формальные знания; знания обязательные к использованию;
- cубъективные, статистические, эмпирические знания; вероятность p их использования меньше единицы, p < 1.

ПЗ №2. Сбор и систематизация знаний о предметной области.
- Концептуализация знаний.
Извлечение полного набора знаний о предметной области, структурирование в виде иерархических сущностей со всеми своими отношениями с последующей визуализацией модели.
Возможны различные варианты построения модели. Далее приведены две основные из них.
Результат: - поле знаний (концептуальная модель предметной области), целостное и системное описание предметной области.

Вид: “Объект - атрибуты
Пример: “Вибрация – частота, амплитуда”
Пример: “Вибрация ↔ Воздействие”
Метопонятие: “Воздействие” включает в себя: - “Механические”;
- “Тепловые”.
Иерархия отношений, связей.
Выделение эвристик, неточных данных и т.д.
Цепочка рассуждений для получения результата.
Общая методика построения концептуальной модели.

Второй вариант методики построения концептуальной модели.

1. Входные и выходные данные.
Размытое представление уточняется
2. Словарь терминов, ключевых слов.
Извлечение из литературы, "из головы", оглавления книг и т.п.
3. Понятия, объекты, атрибуты.
Отсеивание из словаря, оставить значения, их признаки.
4. Связи между понятиями.
Только намечаются связи, нет их наименования.
5. Метапонятия и детализация понятий.
Структурировать, вводить иерархию, детализировать.
6. Построение пирамиды знаний.
Иерархия понятий.
7. Отношения между понятиями.
Как внутри уровней, так и между уровнями. Дают имена связям.
8. Стратегия решения.
Цепочки рассуждений для получения результата.
9. Структурирование решений.
Корректировка поля знаний.

Рекомендуемая методика
Первый этап. Поиск элементов знаний ПО.
ИД (исходные данные) – где a, b, e и т.д – элементы ИД необходимые для работы формальных методик.
Используемые знания – где 1, 2, 3 … i … k – элементы знаний, отсутствующие в ИД, но необходимые для работы формальных методик.
Результат – где P,E,G,C – элементы модельного описания объекта – результата.
Формальные методики,
алгоритмы
Результат
P
E
G
C
1
2
3
i
k
…
…
Используемые знания
a
b
e
ИД

Второй этап. Работа по известным методикам.
Требуемый результат: 1) Диаграмма, граф, рисунок.
2) Использование технологий визуализации ERD, SADT, DFD, UML и т.д.
1) Систематизация найденных элементов знаний по следующим группам (метапонятия):
данные ТЗ,
информация о результате,
дополнительно использованные знания,
- знания о процессе поиска решения.
2) Группирование элементов знаний внутри метапонятий – построение иерархии знаний.
3) Поиск предшествующих эвристик для уже используемых.
4) Построение графа-маршрута для поиска решения.

Модель «Результата» Из модели «Объекта», как частный случай.
Модель знаний о «Результате» компоновки
Результат – это S' без данных о проектировании печатных плат (без размещения и трассировки) и без конструктивных особенностей элементов крепления и т.п.
ВОПРОС: Что такое P, E, g, C в формуле выше?
ВОПРОС: Что является результатом предварительной компоновки конструкции ЭС?
ОТВЕТ: Форма, размеры, координаты всех элементов конструкции.
ПЗ №3. Моделирование знаний по задаче компоновки ЭС

p1 – модульность;
p2 – иерархия модулей;
p3 – плоскостная организация модулей 1,2 уровня;
p4 – пространственная организация модулей 3,4 уровня;
p5 – «порядок» компоновки 1,2 уровней;
p6 – «порядок» компоновки 3,4 уровней….
E'доп – несущая конструкция;
E''доп – элементы защиты;
E'''доп – элементы обеспечения режима;
E''''доп – элементы управления;
E'''''доп – элементы индикации;
.
.
.
ОТВЕТ: P – множество принципов.
ОТВЕТ: E – элементы (части).

E'доп = { e'1 – печатная плата, e'2 – корпус};
E''доп = {e''1 – амортизатор, e''2 – экран, …};
E'''доп = {e''1 – радиатор, e''2 – теплоотводящая шина, …};
E''''доп = …
ОТВЕТ: g – структура (схема).
g' – для модулей 1,2 уровня;
g'' – для модулей 3,4 уровня.
→
→
Варианты схем g'' - конечный набор → выбор!
Новый принцип – зоны:
E1 – л.п;
E2 – вх/вых;
E3 – ячейки;
E4 – …

Двумерные (плоские) зоны E1, E2 , …
→ g''E1,E2
Трёхмерная зона (объёмная) зона E3 с ячейками
Варианты схем gE3:
Конечный набор → выбор!
Общие схемы g:
Конечный набор → выбор,
а не синтез!

ОТВЕТ: С – конституэнты, множество параметров.
Пример: координаты
для блока и ячеек

Модель знаний о «Процессе » компоновки

Модель знаний о «ТЗ » компоновки