7.2. Интеллектуальное программирование и интеллектуальный интерфейс

Одной из наиболее важных и дорогостоящих компонент ГАП является алгоритмическое и программное обеспечение системы автоматического управления оборудованием. При его разработке речь идет о создании не отдельных алгоритмов и реализующих их программных модулей, а о сложных программных комплексах, включающих сотни тысяч команд. Для создания таких комплексов нужен труд десятков алгоритмистов и программистов. Отладка и сопровождение программного обеспечения в производственных условиях также требует значительных затрат. В условиях частой смены выпускаемой продукции приходится непрерывно модифицировать алгоритмы и дополнять программные комплексы. По мере расширения областей применения ГАП требуются все новые и новые комплексы алгоритмов и программ. Однако их разработка сдерживается не только трудоемкостью самого процесса алгоритмизации и программирования, но и дефицитом квалифицированных кадров. Последние не могут бросить ранее созданные ими программные комплексы и должны их "сопровождать".

Все это говорит о том, что алгоритмическое и программное обеспечение становится одним из самых узких мест при разработке и эксплуатации ГАП. Его стоимость зачастую превышает стоимость вычислительной техники, на базе которой строится система управления ГАП. В этом отношении показательны следующие данные. В США стоимость затрат на разработку программного обеспечения в 1980 г. составила около 2 млрд долларов. Ожидается, что в 1990 г. она достигнет 25 млрд долларов. Отсюда следует, что при низких темпах роста производительности труда программистов к разработке алгоритмического и программного обеспечения ГАП требуется привлечь большое число специалистов, которых еще предстоит обучить.

Сегодня производительность ЭВМ на два порядка превышает производительность программиста при разработке программ. За время, когда производительность ЭВМ возросла в тысячу раз, производительность программиста увеличилась только в десять раз. Поэтому вопрос о разработке и совершенствовании алгоритмического и программного обеспечения для ГАП приобретает все большую остроту. Предлагаемые для его разрешения многочисленные рецепты, связанные с внедрением новых технологий программирования и специальных инструментальных систем, практически малоэффективны.

Одним из наиболее перспективных средств резкого ускорения процесса программирования является применение методов искусственного интеллекта. В рамках такого подхода ЭВМ применяется не только на этапе собственно программирования, т. е. синтеза и кодирования программ, но и в процессе постановки задач. Этот принципиально новый подход можно назвать интеллектуальным или концептуальным программированием. Его особенность заключается в том, что с самого начала программирование ведется в терминах и понятиях предметной области решаемых задач. Формализованные понятия далее используются для описания задач и автоматического синтеза программных комплексов их решения. Эти понятия, описания и программы представляют собой по существу машинное представление знаний, достаточных для решения некоторого класса задач. На их основе строится интеллектуальный банк знаний. Концептуальный подход позволяет переложить на ЭВМ значительную часть интеллектуальных операций, которые при традиционном программировании приходится выполнять специалистам. В результате удается резко повысить производительность программирования и тем самым высвободить значительное число программистов.

Алгоритмизацию и программирование адаптивных систем управления отдельных РТК и ГАП в целом можно рассматривать как своеобразный технологический процесс составления планов решения задач на ЭВМ. Достаточно детальные планы, записанные на понятном ЭВМ языке, составляют суть программного обеспечения с элементами искусственного интеллекта. Главным достоинством такого интеллектуального программного обеспечения является возможность автоматического синтеза программ для решения любой задачи из некоторого класса, сведения о котором хранятся в банке знаний. Для реализации этой возможности служат диалоговый процессор и специальная организующая про-грамма - монитор. Последняя в соответствии с заданной технологией вызывает из банка знаний необходимые программные модули, снабжает их соответствующими исходными данными и текущей информацией, поступающей по каналам обратных связей, и "собирает" рабочий набор программ, обеспечивающий адаптивное управление РТК в изменяющихся производственных условиях.

Интеллектуальные пакеты управляющих программ, использующие банки знаний, позволяют автоматизировать процесс программирования роботов и другого оборудования РТК непосредственно под заданную технологическую задачу. При этом исходные данные задачи и сам технологический процесс, подлежащий реализации на РТК, могут быть заданы на естественном языке технолога, а не на алгоритмическом языке ЭВМ. По этим данным автоматически строится алгоритмическая модель технологического процесса, а по ней "собирается" рабочий набор программ адаптивного управления оборудованием РТК, реализующий заданный технологический процесс.

Проблема программирования адаптивных РТК по словесному описанию технологической задачи еще не решена. Однако принципиальная возможность интеллектуального программирования технологического оборудования РТК и ГАП не вызывает сомнений. Более того, в последние годы появились научно-технические предпосылки для программирования роботов и автоматизированного оборудования непосредственно с голоса.

Совершенствование средств интеллектуального программирования постепенно избавит технологов от рутинной работы по программированию движений роботов и другого оборудования РТК. Диалоговый процессор вместе с интеллектуальным монитором позволит технологу описывать роботизированные технологические процессы на более высоком уровне и на более естественном языке, не прибегая к трудоемкому программированию в кодах ЭВМ. Таким образом, открывается реальная перспектива снять с технологов функции программистов как отдельных РТК, так и ГАП в целом. Для этого необходимо создать интеллектуальный технологический интерфейс, обеспечивающий общение технолога с управляющими ЭВМ на профессиональном языке. Решение этой проблемы требует, в свою очередь, разработки эффективных методов представления знаний, организации диалога и понимания естественного языка. Эти методы относятся к области искусственного интеллекта и безбумажной информатики как новой информационной технологии, радикально изменившей сам стиль использования ЭВМ для решения разнообразных задач автоматизации.

Практическая значимость новой технологии организации интеллектуального человеко-машинного интерфейса заключается в том, что она обеспечивает прямой доступ к современным высокопроизводительным ЭВМ не программирующим специалистам (например, конструкторам или технологам). Для программирования РТК достаточно ввести в банк знаний систему понятий, описывающих рассматриваемый класс технологических процессов, а затем в терминах этих понятий на естественном языке описать конкретное задание, возлагаемое на РТК. По этому описанию ЭВМ автоматически строит рабочую программу адаптивного управления РТК, используя алгоритмы, хранящиеся в банке знаний.