Анализ современных требований к САПР

Основные поколения существующих САПР:

· моделирующие (системы автоматизированного моделирования);

· синтезирующие (синтез выполняется не через многократное моделирование или оптимизацию, а путем создания сразу работоспособного варианта — генерационный синтез);

· САПР с формальными языками, где средства общения с пользователем ограничены определенными конструкциями, не подлежащими изменениям;

· САПР с неформальными языками, где имеется переменная (перестраиваемая) лексика со свободной грамматикой и синтаксисом.

Существующие САПР представлены поколениями, где описание объекта выполнено формальными языками. Создание синтезирующих САПР с неформальными языками зависит от использования методов ИИ. Поэтому все САПР можно разделить на интеллектуальные и неинтеллектуальные.

Обычно САПР работала в жестком режиме, по строго заданным алгоритмам, не используя опыт проектировщика, не обеспечивая взаимодействия пользователя с ЭВМ на языке, близком к естественному. Существует три метода интеллектуализации САПР:

1) Внешняя универсальная интеллектуализация с помощью инструментальных систем (ИСИИ), где используются различные оболочки экспертных, диалоговых, обучающих систем. Главное достоинство — высокая скорость разработки и малые финансовые затраты. Недостаток — низкое качество проектирования (скорость работы, требуемая память, надежность, мощность, учет всех особенностей предметной области). ИСИИ удобно пользоваться на начальных этапах разработки ЭВМ.

2) Внешняя специализированная интеллектулизация с помощью специализированных программных приставок, работающих на принципах ИИ. Этот метод (как развитие предыдущего), но с более высоким качеством работы. Здесь все сводится к улучшению сервисных характеристик САПР, что обеспечивает возможность формулировки типовой задачи проектирования на предметно-ориентированном языке, организации обучения пользователя и т. д. Совокупность средств общения пользователя с САПР представляют собой интеллектуальный интерфейс.

3) Внутренняя интеллектулизация со встроенными в САПР алгоритмов и методов ИИ (увеличены возможности синтеза, адаптации, самоорганизации, работы с нечеткой формулировкой задачи).

Как известно, в ИИ можно выделить бессловесный ИИ (низкий уровень, где нет интеллектуального интерфейса, пользователь работает в терминах предметной области, но присутствуют процедуры, имитирующие целесообразное поведение, например, адаптацию, самоорганизацию), словесный ИИ (высокий уровень, где есть интеллектуальный интерфейс с языком предметной области, используя понятия для представления знаний на любых символах и знаках с явно заданной семантикой) и искусственный разум (технически не реализован) [1,42].

Системы, в которых существенную роль играют понятия, миры слов, т. е. семиотические (знаковые) с их явно заданной семантикой, называют понятийными.

Традиционные САПР, дополненные адаптационными процедурами приспособления к оперативной проектной обстановке, самонастройке на особенности постановки задачи, поиска и обоснованного выбора цели среди множества вариантов, т. е. процедурами, имитирующими целенаправленное поведение, следует считать ИСАПР нижнего уровня. Понятийные САПР, способные работать с различными понятиями, семантика, смысл которых определяется либо пользователем на входном языке, либо автоматически внутри программы, уровень интеллекта выше.

Традиционные САПР работают по строгому алгоритму, понятийные САПР порождают иной алгоритм решения. Это позволяет пользователю применять эвристические, словесные, нематематические правила. Понятийные САПР (развитие традиционных САПР, алгоритмических) используют информацию не в количественном, а в качественном виде, например «если Х₁ имеет свойство а, то Х₂ имеет свойство b». Эти высказывания (предикаты) можно рассматривать как качественные аналоги количественных формул.

Наглядным примером понятийной формулы является фрейм. Фрейм-прототип можно рассматривать как понятийный аналог функции , где F— имя фрейма-прототипа (сложного понятия), а Х₁, Х₂, ..., имена его незаполненных слотов (простых понятий). Заполняя слоты различными значениями имен (понятийных аргументов), получаем различные значения имени фрейма, т. е. понятийной функции.

Логическим развитием понятийных формул являются понятийные уравнения, т. е. уравнения вида где f — высказывание над понятиями , а равенство 0 понимается как обозначения неявного задания результата этого высказывания. Например, «Верно ли, что в телевизоре неисправен резистор R10, если на экране исчезла цветность, упала яркость и нет синхронизации строчной развертки?».