Структурная модель облачного программного комплекса для обслуживания и использования экспертных систем на базе ИНС-моделей

Секция: КОМПЬЮТЕРНОЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

УДК 519.95

СТРУКТУРНАЯ МОДЕЛЬ ОБЛАЧНОГО ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ

НА БАЗЕ ИНС-МОДЕЛЕЙ

© А.А. Арзамасцев, В.Ю. Маркеев

Ключевые слова: облачные технологии; автоматизированная технология; экспертные системы; искусственная нейронная сеть; интеллектуальное ядро; распределенный ввод данных; механизмы удаленного доступа. Приведена структурная модель программного комплекса по использованию интеллектуальных экспертных систем на основе ИНС-моделей в виде «облачного сервиса».

В наших работах [1-2] показана актуальность и желательность создания технологической возможности, посредством которой представители различных предметных областей, обладающие определенным набором данных, характеризующим предысторию поведения данного объекта, могли бы разработать для себя экспертную систему, не вдаваясь в детали технологических приемов ее построения.

Реализация данной возможности заключается в адаптации наших разработок в области экспертных систем [3-5] к реалиям облачных технологий, которые подразумевают обслуживание едиными программными средствами сколь угодно большого числа пользователей вне зависимости от их географического расположения.

Немаловажным аспектом разработки является тот факт, что взаимодействие с пользователем должно быть направлено на получение от него наибольшего

количества технических деталей, но при этом также должно осуществляться на доступном языке.

Рассмотрим структурную модель данного программного комплекса и технические средства его реализации.

По физическому расположению и характеру выполняемых задач программный комплекс можно разделить на 3 уровня (рис. 1):

1) клиентский уровень:

b. сторонний программный компонент, взаимодействующий с нашим программным комплексом через

Рис. 1. Структурные уровни программного комплекса

специализированный АПИ-интерфейс. Технические средства: XML, JSON;

2) серверный уровень - т. н. «ядро сервиса», которое состоит из функционально-логического блока и базы данных. На данном уровне осуществляется управление и эксплуатация ИНС-моделей, построение интерфейсов и обработка действий пользователей, хранение и изменение данных, менеджмент задач, отправляемых на вычислительный кластер. Технические средства: веб-сервер apache, PHP5, СУБД MySQL;

3) вычислительный уровень. Вычисления, требующие высокой нагрузки (подбор структуры ИНС, обучение ИНС), производятся на отдельном вычислительном кластере, обладающем высокими вычислительными мощностями. Технические средства: вычислительный кластер, программные средства по подбору структуры и обучению нейронных сетей.

Рассмотрим подробнее серверный уровень и перечислим его основные функциональные возможности по модулям:

- служебный модуль: регистрация пользователей, подтверждение регистрации, авторизация пользователей, восстановление забытого пароля, каркас общего функционирования (ядро) веб-приложения;

- личный кабинет пользователя: управление служебной информацией (редактирование личных данных, смена пароля), управление ИНС-моделями (создание, удаление, редактирование), управление точками АПИ-взаимодействия со сторонними приложениями;

- мастер получения информации по предметной области в форме диалога;

- модуль обучения: загрузка обучающей выборки, подача заявки на обучение на вычислительном уровне;

- модуль эксплуатации: единичный или пакетный ввод входных данных и получение результата;

- модуль АПИ-взаимодействия со сторонними приложениями.

Мастер получения информации по предметной области в форме диалога с пользователем будет задавать различные вопросы, направленные на выяснение характеристик и особенностей будущей экспертной системы. Среди них будут следующие вопросы:

- с какими типами данных будет работать экспертная система;

- какова природа данных: дискретные или непрерывные;

- являются ли данные гомогенными (однофазными);

- какая погрешность вычислений является допустимой;

- каково количество параметров на входе и выходе;

- как будет происходить обучение - по команде пользователя или при определенных условиях;

- если новые поступления данных, характеризующих объект, не укладываются в общую догму, то следует их игнорировать или направить ЭС на переобучение и т. д.

ЛИТЕРАТУРА

1. Арзамасцев А.А., Маркеев В.Ю., Зенкова Н.А., Крючин О.В. Средства разработки экспертных систем с интеллектуальным ядром на базе ИНС-моделей при использовании облачных технологий // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2012. Т. 17. Вып. 3. С. 979-980.

2. Маркеев В.Ю. Инструментальные средства и структурная модель облачного сервиса по использованию экспертных систем на базе ИНС // Новейшие аспекты научных исследований начала XXI в.: сборник научных трудов (часть 2) / Международный исследовательский центр «Научное сотрудничество». Ростов н/Д, 2012.

3. Арзамасцев А.А., Зенкова Н.А., Неудахин А.В. Разработка экспертной системы с развивающимся интеллектуальным ядром на базе ИНС-моделей // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2010. Т. 15. Вып. 6. С. 1849-1857.

4. Арзамасцев А.А., Зенкова Н.А., Неудахин А.В. Формализация проблемы разработки экспертной информационной системы с развивающимся интеллектуальным ядром на базе ИНС-моделей // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2010. Т. 15. Вып. 1. С. 287-290.

5. Арзамасцев А.А., Зенкова Н.А., Неудахин А.В., Крючин О.В., Ква-шенкин Д.О., Банников С.С. Разработка автоматизированной технологии и программно-технологического комплекса для построения экспертных систем для различных сфер деятельности, включающей оригинальные способы и программные механизмы разработки экспертных систем, поддерживающих распределенный ввод данных, параллельные вычисления и имеющих интеллектуальное ядро, основанное на нейросетевых моделях: отчет о НИОКР (государственный контракт № 8894р/14330 от 11.04.2011). Номер государственной регистрации 01201174429. Тамбов: Общество с ограниченной ответственностью «Научно-производственная компания ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ», 2012. 107 с.

Поступила в редакцию 23 ноября 2012 г.

Arzamastsev A.A., Markeev VYu. STRUCTURAL MODEL OF CLOUD SOFTWARE COMPLEX FOR SERVICE AND USE OF EXPERT SYSTEMS BASED ON ANN-MODELS

The structural model of software complex for use of intelligent expert systems based on ANN-models in the form of a “cloud service” is considered.

Key words: cloud technologies; automated technology; expert systems; artificial neural networks; intelligent core; distributed data entry; remote access mechanisms.