Название: Методы и средства предикатно-онтологического контроля семантики проектных задач и проектных решений(Шамшев А.Б.)

Жанр: Информационные системы и технологии

Просмотров: 3376


Актуальность работы.

 Профессионально зрелые разработки сложных автоматизированных систем (АС) осуществляют в рамках специальных техно- логий, используя связную совокупность различных инженерий. В такой сово- купности особое место занимают системная и программная инженерия, в рам- ках которых выделяют   и, разумеется, применяют инженерию требований, инженерию безопасности и ряд других разновидностей инженерии, учитываю- щих специфику программных систем.Отмеченный факт обусловлен тем, что за каждой инженерией стоит (под- готовленный для его повторных использований) опыт «творческого примене- ния научных знаний для приемлемого решения определённых практических за- дач». Заметим, что приемлемость решения определяется предварительно огово- ренными или разумными расходами финансов, времени, материалов и/или дру - гих ресурсов.Инженерные формы создания АС вводят в процессы их проектирования дисциплину, включающую в нормативную систему действий меры по предот- вращению ошибок проектирования и действия по их выявлению и коррекции. К сожалению, практика разработок сложных АС регулярно демонстрирует, что проблема ошибок  проектирования существует и является очень дорогостоя- щей, на что указывает чрезвычайно низкая степень успешности разработок АС, которые в зарубежной терминологии получили название «систем, интенсивно использующих программное обеспечение». Статистика последних 15ти лет констатирует безоговорочный успех разработок АС только на уровне 30-40\%.Известны и применяются различные подходы к решению проблемы оши- бок проектирования, в число которых входят совершенствование технологий и их расширяющаяся автоматизация, формализация особо опасных действий, внедрение логических средств в проверки результатов проектирования.Под особый контроль теоретиков и практиков попали ранние этапы раз- работок АС, особенно  этап их концептуального проектирования, когда на есте- ственно-профессиональном  языке  документируется  эскизное  представление АС, формулируются базовые постановки  проектных задач и специфицируются требования, ошибки в которых чаще всего приводят к фатальным для АС по - следствиям.Но, как уже выше сказано, успешность разработок АС низка, а значит, что-то очень важное в мерах, действиях и средствах предотвращения и/или вы- явления ошибок проектирования ещё не найдено, что и указывает на актуаль - ность исследований и разработок, нацеленных на снижение негативных послед- ствий, обусловленных проблемой ошибок проектирования.В диссертационной работе исследуется возможность снижения количе- ства ошибок проектирования в текстах постановок задач и формулировках проектных решений (по ходу разработок АС) за счёт оперативного контроля их семантики, переход к которой осуществляется по образцу машинного перевода на язык предикатов. Специфику перехода к семантике определяет сопоставле- ние выделенных предикатов с онтологическим  эталонами, которые формиру-

ются  в  предикативном анализе  текстовой  информации  и  регистрируются  в онтологии проекта.В диссертационной работе роль области исследований возложена на меры, действия и средства предотвращения ошибок проектирования и/или их выявления и коррекции в концептуальном проектировании АС.Направление  исследований  в  диссертации  связано  с  инструменталь- но-технологическими методами и средствами, которые введены в процесс раз- работки АС специально для контроля семантики проектных задач и проект- ных решений.Функции объекта исследований в диссертации выполняют методы и инструментально-технологические средства  контроля семантики проектных задач и проектных решений, использующие тезаурусы и онтологии проек- тов.Роль предмета исследований в диссертации возложена на методы и средства, в которых ошибки проектирования обнаруживаются в процессах пре- дикативного анализа проектной текстовой информации, использующего оперативное сопоставление используемой семантики с онтологическими нор- мативами, зарегистрированными в текущем (на момент анализа) состоянии онтологии проекта АС.Цель исследований. Снизить количество семантических ошибок в фор- мулировках проектных задач и проектных решений на концептуальном этапе проектирования АС и, тем самым, повысить степень успешности разработок АС.Задачи диссертационного исследования:1. Выявить  источники  возможных  семантических  ошибок  в  объектах контроля семантики, причины их появления и  меры по предотвращению оши- бок, их выявлению и коррекции.2. Исследовать и разработать средства извлечения объектов контроля из текстов постановок задач и проектных решений.3. Исследовать и разработать механизмы построения предикатных моде- лей объектов контроля.4. Создать  систему  прецедентов,  обслуживающих  процессы  предикат- но-онтологического контроля, и материализовать её в виде базы прецедентов.5. Разработать предикатно-онтологический контроль в версии, допускаю- щей комплексирование с инструментально-технологическими средствами раз- работки АС.6. Создать методическое обеспечение комплекса средств, обеспечиваю- щего предикатно-онтологический контроль семантики.7. Провести  испытания  комплекса средств предикатно-онтологического контроля.На научную новизну претендуют:1. Метод  предикатно-онтологического  контроля  постановок  проект- ных задач и формулировок проектных решений, в основу которого положена проверка семантики вариантов употребления понятий на их соответствие нормативным значениям, зарегистрированным в онтологии проекта, что

способствует обнаружению и коррекции семантических ошибок, адекватному пониманию семантики задач и решений, а также вводит в процесс проектирова- ния полезную управляющую составляющую.2. Метод извлечения предикатов из проектной текстовой информации, в основу которого положены группирование лексем предложений (с возможно- стью редактирования состава групп проектировщиком) и их синтаксемный ана- лиз, что приводит к визуальному разделению сложных предложений на про- стые и их автоматическому семантическому контролю, указывающему на ошибки, связанные с синтаксемной семантикой.3. Псевдофизическая модель предложений текстов постановок задач и формулировок проектных решений, в которой оперативное назначение характе- ристик словам-псевдообъектам и их группирование производится автоматиче- ски с помощью морфологического анализатора, что существенно снижает тре- бования к лингвистической компетенции проектировщиков в обработке текстовой проектной информации.4. Библиотека моделей синтаксем для анализа семантической согла- сованности понятий в предикатах, извлеченных из постановок задач и фор- мулировок проектных решений, каждая из моделей которой представляет соот- ветствующую синтаксему в виде прецедента, что существенно повышает сте- пень автоматизации синтаксемного анализа и контроляДостоверность результатов диссертационной работы подтверждается полнотой и корректностью исходных посылок, логичностью рассуждений (ис- пользующих, в том числе, вопросно-ответную формализацию), а также опыт- ной эксплуатацией разработанных средств.Основные положения, выносимые на защиту, включают:1. Метод  предикатно-онтологического  контроля  постановок  проект- ных задач и формулировок проектных решений, в основу которого положена проверка семантики вариантов употребления понятий на их соответствие нор- мативным значениям, зарегистрированным в онтологии проекта.2. Псевдофизическая модель предложений текстов постановок задач и формулировок проектных решений, в которой оперативное назначение характе- ристик словам-псевдообъектам производится автоматически с помощью мор- фологического анализатора.3. Метод извлечения предикатов из проектной текстовой информации, в основу которого положены псевдофизическое группирование лексем предло- жений (с возможностю редактирования состава групп проектировщиком) и их синтаксемный анализ.Практическая ценность. Разработаны набор базовых средств моделиру- ющего комплекса WIQA.NET, обслуживающего проектирование сложных авто- матизированных систем,  а также комплекс средств, обеспечивающий реализа- цию предикатно-онтологического контроля семантики проектных задач и по- роектных решений.Реализация и внедрение результатов работы. Разработанные про- граммные средства и комплекс методик их использования реализованы в рам- ках НИОКР, выполненной в ФНПЦ ОАО НПО «Марс».