Представление физических знаний в форме физических эффектов для автоматизированных систем обработки информации

На правах рукописи

Фоменков Сергей Алексеевич

Волгоград – 2000

• 
  на основе литературных данных проанализировать физические знания как предметную область, изучить информационные потребности в физических знаниях разных категорий пользователей научно-технической информации, обобщить опыт использования структурированной физической информации в проектировании и в изобретательской деятельности;
  
• 
  осуществить структуризацию физических знаний (сформировать поле знаний в форме физических эффектов), разработать концептуальную и формализованные модели представления ФЭ, ориентированные на реализацию в автоматизированных системах обработки информации;
  
• 
  выявить задачи, решаемые с помощью структурированной физической информации, и разработать методы (алгоритмы) их автоматизированного решения с учетом созданных моделей представления физических знаний;
  
• 
  разработать методики формирования фондов ФЭ;
  
• 
  сформировать инвариантный к областям физики и техники фонд ФЭ, состоящий из центрального ядра (установившиеся в физике общеупотребительные знания) и периферийных областей (современные физические достижения в области эксперимента и методик исследований), а также несколько объектно-ориентированных (локальных) фондов ФЭ;
  
• 
  реализовать модели и алгоритмы в виде программно-информационного комплекса, предназначенного для поддержки проектирования, научной деятельности, учебного процесса вузов;
  
• 
  проверить работоспособность комплекса на примерах и исследовать применение комплекса для удовлетворения различных информационных потребностей, включая области, где ранее структурированная физическая информация не использовалась.
  

1. 
   Сформировано поле знаний, в котором в едином формате описан значительный фрагмент физических знаний как совокупность физических эффектов. На основе концептуальной модели физического эффекта совершен переход от естественно-языкового представления информации, зафиксированной на традиционных носителях, к формально-языковому представлению в вычислительной среде. Разработана обобщенная модель описания физического эффекта, которая имеет следующие отличительные особенности от известных аналогов: интеграция преимуществ естественно-языковой (наглядность, простота восприятия) и формально-языковой (компьютерная обработка) формы представления информации за счет разделения информации на две составляющие; высокий уровень общности (позволяет прямо или опосредованно получать известные из литературы модели описания физических эффектов как следствия); учет недоопределенности исходной информации; широкая область применения (проектирование, изобретательская деятельность, научные исследования, обучение).
   
2. 
   Разработана продукционная модель системы физических эффектов, позволяющая повысить полноту и адекватность описания физических процессов, протекающих при функционировании технических систем, а также применять известные теоретические методы при обработке знаний в форме физических эффектов.
   
3. 
   Предложена модель информационного поиска физических эффектов в базе данных, учитывающая недоопределенность информации в описаниях эффектов. Модель позволяет реализовать два альтернативных варианта поиска: поиск на максимальную точность и поиск на максимальную полноту. На основе данной модели разработаны различные методы информационного поиска и просмотра (броузинга) в базе данных по физическим эффектам, позволяющие создавать эффективные, не имеющие аналогов справочные системы, значительно повышающие объем активно используемых знаний по физике при выполнении различных научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ, а также в учебном процессе.
   
4. 
   Задача качественного синтеза физических принципов действия изделий и технологий поставлена и решена как задача вывода в построенной продукционной системе физических эффектов, что позволило разработать новый алгоритм ее решения. По сравнению с известными аналогами повышена степень формализации задачи синтеза физических принципов действия, расширены класс получаемых решений и класс решаемых задач, повышена адекватность синтезированных структур реальным физическим процессам, происходящим при функционировании технических систем.
   
5. 
   Разработана методика формирования фондов физических эффектов. Методика содержит набор процедур, охватывающих весь цикл создания указанных фондов. Для перехода от естественно-языкового описания к формально-языковому представлению созданы уникальные словари (тезаурусы): словарь входов и выходов физических эффектов; справочник объектов физических эффектов; словарь функций (практических применений) физических эффектов; справочник графических элементов математических моделей физических эффектов. Выявлены процедуры методики, которые могут быть формализованы, и предложены алгоритмы, позволяющие автоматизировать эти процедуры.
   
6. 
   Сформирован информационный массив описаний физических эффектов, состоящий из инвариантного к областям физики и техники фонда (1005 описаний) и ряда объектно-ориентированных (локальных) фондов (250 описаний). По своему составу (охват различных областей физических знаний) и объему (количество эффектов) массив описаний физических эффектов позволяет проводить эффективную проверку различных методик использования структурированной физической информации в форме физических эффектов для решения задач проектирования, научных исследований, обучения, а также исследовать процедуры преобразования и модификации моделей описания физических эффектов.