ЭС ДЛЯ ВЫБОРА СВАЙ И РАСЧЕТА ИХ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

2.3. ЭС ДЛЯ ВЫБОРА СВАЙ И РАСЧЕТА ИХ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

Данная глава фактически представляет собой инструкцию по применению системы в том виде, в каком она была передана вместе с системой заказчику после выполнения работы [Стефанюк, Жожикашвили, Трегуб, 1990а; 1990б]. Задача этой главы – показать как на практике выглядит работа с прикладной экспертной системой, созданной на базе описанной выше программируемой оболочки ЗНАТОК.

Экспертная система "СВАЯ 1.0" предназначена для машинной поддержки экспресс вычисления несущей способности свайных фундаментов в соответствии с нормативным документом "СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты //Госстрой СССР" с использованием технологии и методов экспертных систем.

Экспертная система "СВАЯ 1.0" создана на основе оболочки экспертной системы ЗНАТОК 1.10 ( см. [Жожикашвили и Стефанюк 1990]).

2.3.1. Условия применения системы "СВАЯ 1.0"

Система "СВАЯ 1.0" предназначена для использования в лабораторных и полевых условиях специалистом, располагающим всеми необходимыми знаниями относительно физических особенностей грунтов и других характеристик, свойственных месту возведения свайного фундамента.

Система "СВАЯ 1.0" автоматически обращается к этому специалисту с вопросами, касающимися тех характеристик, которые необходимы при проведении расчетов, и также автоматически обращается, по мере необходимости, к расчетным модулям, обеспечивающим вычисления в соответствии с нормативным документом "СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты /Госстрой СССР". В отдельных случаях (см. ниже) в системе "СВАЯ 1.0" предусмотрено обращение к внешней системе EXPERT, подготовленной другими исполнителями .заказа.

Это происходит, когда система "СВАЯ 1.0" не располагает достаточной информацией для выбора оптимального решения и требуется мнение приглашенных экспертов по данной проблеме.

2.3.2. Описание прикладной локально-организованной экспертной системы "СВАЯ 1.0"

Как локально-организованная система "СВАЯ 1.0" обладает следующими основными свойствами:

1) Система строится снизу вверх из подсистем, обладающих,

в некотором смысле, целесообразным поведением;

2) Функция качества функционирования системы является

предикатом.

Система "СВАЯ 1.0" целиком написана на одном из диалектов Лиспа - Коммон Лисп, но от пользователя не требуется знания этого языка, поскольку он общается с системой через совокупность "окон" и развитую систему меню, и при этом не возникает необходимости обращаться к кодам Лиспа.

2.3.3. Описание структуры базы знаний системы "СВАЯ 1.0"

Основу базы знаний системы "СВАЯ 1.0" составляет совокупность правил вида ЕСЛИ ... ТО ..., причем часть ЕСЛИ представляет собой простую конъюнкцию элементарных предикатных высказываний, то есть формул, имеющих значение ИСТИНА либо ЛОЖЬ (на языке Лисп "не NIL" или "NIL").

Дополнительную часть базы знаний составляет вспомогательная информация, предназначенная для облегчения диалога с пользователем. Она, с одной стороны, позволяет придать более приемлемый ("литературно обработанный") вид выдаваемой системой "СВАЯ 1.0" информации, а с другой стороны, обеспечивает эффективную (компактную) запись информации, с которой работает сама система.

Любое вводимое в систему "СВАЯ 1.0" логическое утверждение должно быть предварительно приведено к совершенной конъюктивной нормальной форме, в результате чего сложное правило ЕСЛИ-ТО, содержащее произвольные логические функции, в системе "СВАЯ 1.0" будет отражено совокупностью правил, каждое из которых является простой конъюнкцией элементарных высказываний.

2.3.4. Входной и выходной языки системы "СВАЯ 1.0"

Для максимального удобства пользователя в качестве входо-выходного языка в системе "СВАЯ 1.0" используется язык меню, т.е. пользователю, как правило, представляется таблица, в которой он должен выбрать желаемую позицию. В диалоге с пользователем экспертная система "СВАЯ 1.0" играет активную роль, задавая ему именно те вопросы, которые диктуются логикой работы МАШИНЫ ВЫВОДА системы "СВАЯ 1.0".

Весь экран дисплея разбит на совокупность окон, для которых отведены специальные места, чтобы пользователь мог привыкнуть к их расположению.

Ниже идет подробное описание смысла и содержания этих окон, а также указание пользователю о действиях с информацией, показываемой системой в этих окнах.

2.3.4.1. Информационное окно

В этом окне, располагающемся в верхней части дисплея, приводится название системы и показываются имена ее авторов. Напомним, что изменение этой части информации является нарушением морально-этических норм и принципов использования программных продуктов, принятых в нашей стране и за рубежом.

2.3.4.2. Окно вопросов к пользователю

Это окно является основным рабочим окном, через которое пользователь вводит необходимую системе "СВАЯ 1.0" информацию, составляющую БАЗУ ДАННЫХ.

Оно располагается в средней части экрана, но при необходимости может занимать и всю его поверхность (например, если меню вопросов слишком велико по объему).

Пользователь, увидев меню вопросов на экране, должен отреагировать перемещением цветной полоски по вопросам меню с помощью клавиш "стрелка-вверх" и "стрелка-вниз" в правой части клавиатуры ПЭВМ. Выбрав таким образом предполагаемый ответ, пользователь должен нажать клавишу Enter, после чего эта информация считается переданной системе "СВАЯ 1.0" .

В отдельных случаях от пользователя может быть потребована определенная числовая информация, и тогда в этом окне будет сказано, в каких единицах ее следует вводить. (В системе "СВАЯ 1.0" приняты специальные меры исправления тривиальных ошибок, которые пользователь может допустить при вводе числовой информациии.)

В процессе работы система "СВАЯ 1.0" может предложить пользователю обратиться к подсистеме EXPERT. Ответ этой подсистемы пользователь может использовать обычным образом, отве-чая на вопросы, заданные ему системой "СВАЯ 1.0" . Система EXPERT представляет собой независимую от "СВАЯ 1.0" систему, и

ее описание здесь не дается.

2.3.4.3. Окно управления

Это окно располагается в нижней части экрана дисплея и постоянно напоминает пользователю о том, какие контрольные клавиши и в каких случаях он может (или должен) нажимать.

Эта информация зависит от состояния системы "СВАЯ 1.0" и может изменяться как по объему, так и содержанию.

2.3.4.4. Меню дополнительной информации

В процессе работы система "СВАЯ 1.0" позволяет пользователю в любой момент получить некоторую дополнительную информацию. Это можно сделать либо с помощью управляющих клавиш F8, F9 и F10, либо с помощью специального меню дополнительной информации, которое появляется на экране после нажатия клавиши F1. Это меню позволяет пользователю получить развернутое объяснение заданного системой вопроса, узнать, с какой целью система задала ему данный вопрос, получить информацию о том, какие факты установлены системой к данному моменту, оно так же позволяет прервать работу системы. Если, вызвав меню дополнительной информации клавишей F1, пользователь не намерен использовать ни одну из этих возможностеи и хочет продолжить работу с системой, ему следует выбрать в меню строку "продолжить работу" или нажать клавишу Esc.

2.3.4.5. Окно развернутых объяснений

Это окно появляется на экране дисплея только в результате нажатия контрольной клавиши F9 или выбора команды "Объяснение вопроса" из меню дополнительной информации, если такое действие предусмотрено в данный момент в окне управления (!). Оно содержит дополнительную, как правило обширную, информацию, поясняющую смысл того вопроса, который обращен к пользователю в настоящий момент. Обычно это подробное объяснение по поводу того объекта, о котором идет речь. Это окно "накрывает" другие окна, которые временно становятся невидимыми. Исходное состояние экрана дисплея восстанавливается нажатием любой клавиши.

2.3.4.6. Окно пояснений "почему?"

Окно пояснений, относящееся к БЛОКУ ОБЪЯСНЕНИЙ системы "СВАЯ 1.0", появляется после нажатия контрольной клавиши F10 или выбора команды "Зачем задан вопрос" из меню дополнительной информации (если это предусмотрено в окне управления) и "накрывает" все другие окна. (Исходная информация восстанавливается на экране дисплея при выходе из режима пояснениия.)

В окне пояснений появляется литературно обработанное правило, которое в настоящей момент рассматривается системой "СВАЯ 1.0" и которое привело систему "СВАЯ 1.0" к тому вопросу, который она задала пользователю. Нажав F10 еще раз, пользователь увидит в этом окне литературно обработанное правило, которое привело систему "СВАЯ 1.0" к рассмотрению предыдущего правила и т.д., пока система "СВАЯ 1.0" не придет к корневому "правилу", которым фактически является правило, содержащее цель системы.

При нажатии на клавишу, отличную от F10, система выходит из режима пояснения, окно пояснений исчезает и на дисплее восстанавливается предыдущая информация.

2.3.4.7. Распечатка атрибутов

В процессе работы пользователь может получить информацию о фактах, которые установлены системой к текущему моменту. Для этого следует нажать клавишу F8 или вызвать на экран меню дополнительной информации клавишей F1 и выбрать команду "Распечатка атрибутов". При этом на экране появляется меню с вопросами о том, хочет ли пользователь вывести информацию на экран дисплея, на принтер или в файл на диске.

При выборе варианта "На экран" вывод информации может быть остановлен одновременным нажатием клавиш Ctrl и Num Lock и продолжен нажатием любой клавиши.

2.3.4.8. Обращение к внешним процедурам вычислений

Обращение к внешним вычислительным процедурам, т.е. присоединенным процедурам происходит автоматическим, иными словами, скрытым от пользователя образом, если только сама внешняя процедура не начнет задавать пользователю вопросы или выдавать ему какую-то другую информацию.

2.3.5. Запуск системы "свая 1.0"

Для запуска системы "СВАЯ 1.0" необходимо проделать следующую последовательность шагов.

1. Включить ПЭВМ (процессор , дисплей и принтер).

2. Дождаться нормального конца загрузки ПЭВМ, когда последняя перейдет в режим ожидания, показав на экране дисплея С:

3. Вставить в читающее устройство внешнего накопителя

(дисковода) дискету с системой "СВАЯ 1.0".

4. Перейти на чтение с внешнего накопителя, набрав на клавиатуре ПЭВМ команду а: .

5. Набрать на клавиатуре ПЭВМ команду SV .

6. Выждать, пока загрузятся все блоки, составляющие систему "СВАЯ 1.0" , и на экране не появится обращенное к пользователю приглашение приступить к работе

7. Выполнить задачу, т.е. получить интересующий пользователя ответ, после чего система "СВАЯ 1.0" предлагает пользователю выходное меню, содержащее 3 возможности: распечатать атрибуты системы, закончить

сеанс работы с системой "СВАЯ 1.0", повторить сеанс.

При этом следует иметь в виду. что система "СВАЯ 1.0" помнит значения всех параметров, которые пользователь ввел в систему в предыдущий раз (в ходе данного сеанса !), и пользователь может

"пройтись по системе" еще раз, меняя лишь те из своих предыду-

щих ответов, которые он считает нужными.

Эта процедура сильно упрощается в системе "СВАЯ 1.0" за счет того, что цветная полоска в меню информационного окна теперь всегда будет находится в том положении, которое пользователь придал ей в предыдущий раз, и ему остается лишь нажать клавишу Enter, чтобы подтвердить свой прошлыйвыбор.

8. На любом шаге можно прервать работу системы "СВАЯ 1.0" нажатием сочетания контрольных клавиш CTRL-Break (CTRL-Scroll Lock) или выполнением команды "Прервать работу" меню дополнительной информации, что приведет к автоматическому перезапуску системы. Система "СВАЯ 1.0" однако будет помнить (см. предыдущий пункт) те данные, которые пользователь "успел" ввести на предшествующем этапе.

9. При окончательном выходе из системы "СВАЯ 1.0" управление передается операционной системе компьютера, при этом вся введенная пользователем информация исчезнет. Если есть необходимость в запоминании введенных пользователем при последнем общении с системой "СВАЯ 1.0" данных, то перед выходом из системы "СВАЯ 1.0" следует выполнить команду "Распечатка атрибутов" выходного меню и вывести информацию на диск или на принтер.