Проектирование многоагентной распределённой системы создания проектных решений с использованием структурно-функциональных лингвистических моделей

Приведенные диаграммы носят в большей степени качественный характер, т.к. реальные характеристики сильно зависят от оборудования, на котором производится тестирование. В нормальном случае переключение между заведомо более «тяжеловесными» потоками должно занимать большее время, поэтому дополнительные 40-70% времени для потоков представляются разумной цифрой. Только времена по переключению контекстов BlackBox для Linux отличаются в худшую сторону, в связи с чем можно посетовать на реализацию библиотеки контекстов в Linux или перейти на более низкий, ассемблерный уровень.

В качестве рекомендаций по применению следует иметь в виду несколько моментов. Эти данные соответствуют однопроцессорному аппаратному обеспечению, многопоточные приложения, в отличие от сопрограмм, распределяются по аппаратуре. Также, несмотря на полную защищенность Оберонов, их сборщики мусора не отслеживают локальные стеки сопрограмм, поэтому указатели как переменные в локальных стеках не должны оставаться последними адресатами памяти, что-то должно быть в «куче» или основной программе. Зато такой подход дает более гибкие способы управления планированием.

Литература

1. Э.Таненбаум. Современные Операционные Системы. 3-е изд. 2012.

2. Искусство программирования, том 1. Основные алгоритмы = The Art of Computer Programming, vol.1. Fundamental Algorithms. — 3-е изд. — М., 2006

3. George Frasier “Cross-Platform Coroutines in C++”, Dr.Jobbs, March 01, 2001

4. C.Szyperski "Insight-EthOS: An Object-Orientation in Operating Systems", 1992.

5. P.J. Muller. The Active Object System - Design and Multiprocessor Implementation. PhD thesis, ETH Zurich, 200

УДК 004.896

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МНОГОАГЕНТНОЙ РАСПРЕДЕЛЁННОЙ СИСТЕМЫ СОЗДАНИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТРУКТУРНОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЛИНГВИСТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

Хородов Виталий Сергеевич, аспирант кафедры вычислительная техника, Ульяновский

государственный технический университет, Россия, г. Ульяновск, v.khorodov73@gmail.com

Введение

Современной парадигмой, нашедшей широкое применение в практике проектирования сложных технических объектов, является smart environment («умная» среда). При этом большое внимание уделяется построению среды взаимодействия, которая способствует совместной работе проектировщиков [1]. Одной из основных тенденций в развитии современных САПР является распределённая реализация проектных процедур проектировщиками, которые находятся на удалённом расстоянии друг от друга.

В настоящее время одним из факторов, характеризующих возрастание сложности процесса проектирования, является объем создаваемого кода на Hardware Description Language (HDL) языке и количество логических вентилей в проектируемых схемах.

Реализация связующего программного обеспечения (middleware level) - необходимый этап для организации взаимодействия между проектировщиками. Для размещений связующего ПО можно использовать облачные технологии, которые должны способствовать реализации системы распределённого проектирования.

В статье предлагается подход к построению системы распределённого проектирования, которая позволит создавать проектные решения с использованием структурнофункциональных лингвистических моделей (СФЛМ), в которой используется агентноориентированная технология. Обосновывается выбор агентно-ориентированной

19

технологии создания архитектуры системы и описывается концепция разрабатываемого метода автоматизации проектирования.

Система работает со структурно-функциональными лингвистическими моделями, которые хранятся в базе знаний. Под СФЛМ понимаются объекты, представленные на языке типа VHDL, состоящие из структурной и функциональной части.

Структурное описание представляет собой иерархическую архитектуру связанных компонентов. Функциональное (поведенческое) описание представляет собой архитектуру, состоящую из множества параллельных регистровых операций, каждая из которых управляется вентильными сигналами. Такое описание свойственно языкам регистровых передач [4]. Организация процессов обеспечивается введением оператора процесса и оператора параллельного присваивания сигналов, также представляющего процессы. Это определяет две формы описания объектов на поведенческом уровне — потоковую и процессную.

Принцип повторного использования шаблонов СФЛМ является основополагающим в рассматриваемой системе распределённого проектирования. Т.е. структурнофункциональные модели, созданные одними проектировщиками, могут быть использованы другими для получения нового проектного решения, которое также сохраняется в базу знаний.

В качестве основы математического и программного обеспечения распределённой системы проектирования моделей СФЛМ предлагается использовать теорию многоагентных систем.

1. Структура распределённой мультиагентной системы

Агентно-ориентированные технологии представляют современный этап развития информационных систем. Мультиагентная система (МАС) представляет собой совокупность взаимосвязанных агентов, способных взаимодействовать друг с другом и окружающей средой, обладающих определёнными интеллектуальными способностями и возможностью индивидуальных и совместных действий [2].

В многоагентных системах инженерного проектирования множество агентов формируется из сущностей, подлежащих разработке. В качестве среды рассматривается разрабатываемый проект, который состоит из множества задействованных в проекте агентов. Задачи, порученные агентам, определяются инкапсулированными в них методами. Методы обеспечивают решение задач, порученных агентам, и выполнение операций, оказывающих воздействие на другие агенты [3].

Общая структура распределённой мультиагентной системы представлена в виде схемы, изображенной на рис. 1. Взаимодействие между серверами производится по технологии RPC (Remote Procedure Call), которая позволяет компьютерным программам вызывать функции или процедуры в другом адресном пространстве. К средствам коммуникации между агентами относятся языки FIPA-ACL (Foundation for Intelligent Physical Agents - Agent Communication Language) и KQML (Knowledge Query and Manipulation Language).

Основными компонентами архитектуры описываемого подхода являются агенты задачи, агенты ресурсов и окружающая среда. Окружающая среда содержит мобильные объекты и фиксированные объекты или ресурсы [5]. Мобильными объектами являются: проектное решение, проектная задача, шаблон структурно-функциональной модели, описание CФМ на языке VHDL.

Фиксированными объектами или ресурсами являются: ПК проектировщика, база знаний, общая рабочая память, блок постановки проектных задач, блок поиска, маршрутизатор, блок интеграции шаблона структурно-функциональной модели с графическим представлением СФМ, блок конструктора проектного решения, блок синтеза проектных решений.

Основу среды для рассматриваемого приложения представляет собой ориентированный граф, который изображён на рис.2., как часть общей системы. Узлами в графе являются

20

ресурсы в окружающей среде, ребра представляют связь между различными ресурсами. Мобильные объекты могут перемещаться от ресурса к ресурсу. Мобильные объекты могут перемещаться по графу и взаимодействовать с агентами на соответствующих ресурсах.

Рис. 1 - Общая структура распределённой мультиагентной системы

Объединения в команду проектировщиков, находящиеся на удалённом расстоянии друг от друга является важной задачей. Одним из путей решения этой задачи является создание web-интерфейса, с помощью которого проектировщики могут работать в одной системе, управляя проектными задачами и создавая проектные решения через браузер. Система, реализованная по облачной технологии SaaS (Software as a Service) позволяет использовать пользователям, которые не обладают доступом к серверу по локальной сети, функционал в виде услуг.

Распределенное проектирование с использованием технологии CORBA позволит эффективно распределять работу над проектом между несколькими проектировщиками, находящимися, как в одном месте, так и на удаленном расстоянии, при этом сохраняя контроль над проектом и системой [1]. Для коммуникации между серверами может использоваться IIOP CORBA или любой другой специфический протокол.

Общая структура мультиагентной системы распределённого проектирования структурно-функциональных моделей, представленных на языке VHDL, представлена на рис.2. Фиксированные объекты или ресурсы на схеме изображены в виде прямоугольников (например, “поисковик” представляет собой блок поиска шаблонов СФЛМ, проектных решений и проектных задач). Основу блока составляет агент, построенный с учётом BDI (beliefs-desires-intention) архитектуры. Интерфейсные агенты выполняют связующую роль мультиагентной системы с проектировщиками. Остальные блоки рассматриваемой системы построены по аналогичному принципу, за исключением функционального назначения. Блок постановки проектных задач необходим для создания и распределения проектных задач между проектировщиками. Блок конструктора проектных решений позволяет создавать проектное решение в виде шаблона СФЛМ на языке VHDL. Блок синтеза проектного решения позволяет объединять проектные решения, которые были созданы проектировщиками. Блок интеграции позволяет объединять шаблон СФЛМ с графическим представлением, которое описывает его работу. Маршрутизатор выполняет связующую роль

21

между блоками системы и другими серверами, которые исполняют роль хранения или разработки проектных решений.

Рис. 2 - Общая структура мультиагентной системы распределённого проектирования структурнофункциональных моделей представленных на языке VHDL

Системы, использующие мультиагентную технологию для автоматизации проектирования, в основном направлены на решение задач, связанных с процессами расчета, поиска данных, оформлению результатов, решения сложных задач управления ресурсами и управления производством изделий, от поступления заказа до выпуска продукции. Агенты обладают возможностью синтеза структуры представляемых ими объектов и подбора параметров элементов, их составляющих. Также агент может получить информацию о характеристиках объектов в виде макромоделей. В некоторых системах есть поддержка работы групп разработчиков, которые могут находиться в различных частях света.

Ввиду этого остается актуальным применение мультиагентной технологии при работе с СФЛМ, использующими языки описания, такие как VHDL. Инструментальные средства должны обеспечивать генерацию текстового представления баз знаний на языке, который будет понятен проектировщику, и генерацию эффективных программных кодов, для улучшения которых не нужно привлекать программистов. Новый подход должен быть ориентирован на иной способ использования интеллектуальной многоагентной системы для работы с СФЛМ. Решение исходной задачи проектирования должно быть получено в результате процессов кооперации и конкуренции внутри многоагентной системы, т.е. роль проектировщика, в основном, сводится к постановке задачи и формированию программного кода на языке VHDL, если необходимое решение не было найдено в базе знаний.

Выводы

Следует отметить, что поскольку в процесс проектирования сложных системы вовлечено множество проектировщиков, обладающих разнообразными знаниями в различных областях, то важной задачей автоматизации данного процесса является решение задач построения единой информационной системы, использование которой способствует увеличению производительности как отдельного проектировщика в частности, так и команды в целом. Успех применения МАС в САПР во многом определяется качеством проектирования инструментальных средств поддержки МАС в САПР. Также мультиагентный подход можно использовать в тех случаях, когда приоритетным является экономия рабочего времени проектировщика за счет передачи части рутинных операций, например, поиска проектных решений или шаблонов СФЛМ.

22

Литература

1. Хородов В.С., Игонин А.Г. Технологии распределённого проектирования. // Вестник УлГТУ, 2014. -№1. -С. 55-59.

2. Мутовкина Н.Ю., Кузнецов В.Н., Клюшин А.Ю., Палюх Б.В. Нечёткие методы согласованного управления в многоагентных системах // Вестник ТГТУ, Том 19. - №4.

3. Тарасов В.Б. От многоагентных систем к интеллектуальным организациям: Философия, психология, информатика. - М.: УРСС, 2002.

4. Ивченко В.Г. Применение языка VHDL при проектировании специальных СБИС. Т.: ТГРУ, 2000. -С. 1-15, 45-47.

5. Holvoet T., Valckenaers P. Exploiting the Environment for Coordinating Agent Intentions. // Environments for Multi-Agent Systems III. Lecture Notes in Computer Science, 2007. pp. 51-66.

УДК 004.891

КЛАССИФИКАЦИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ В СИСТЕМАХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МЕНЕДЖМЕНТА ОРГАНИЗАЦИИ, НА ОСНОВЕ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПОДХОДА

Болдырев Владислав Вячеславович, студент, Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет, Россия, Комсомольск-на-Амуре, boldurev16@gmail.com

Горькавый Михаил Александрович, канд. техн., наук, доцент, Комсомольский-на-Амуре

государственный технический университет, Россия, Комсомольск-на-Амуре, idpo@knastu.ru

Введение

Энергоэффективность и энергосбережение - это одно из приоритетных направлений развития и науки РФ. Большинство решений в этой области связанно с созданием программно-технических комплексов, предназначенных для управления энергией с целью поддержания её бережливого потребления.

Любая подобная разработка является сложной системой, включающей множество взаимосвязанных процессов. В настоящее время основными механизмами данных систем являются люди и программно-технические средства, где люди преимущественно выступают в качестве субъектов управления. Но при этом большинство отклонений в работе этих систем возникает по причине наличия у субъекта управления такой особенности, как человеческий фактор.

В предыдущих работах авторов [1],[2] было предложено разработать интеллектуальную систему энергосбережения, особенностью, которой является минимизация негативного воздействия человеческого фактора на управление энергетическими ресурсами. Однако эффективность работы такой системы будет недостаточной, если не обеспечить взаимодействие между программно-техническими средствами и ЛИР.

В настоящей статье представлена диаграмма классов интеллектуальной системы энергосбережения и методы воздействия на субъекты управления с применением программно-технических средств системы.

1. Атрибуты и диаграмма классов субъектов управления

Прежде чем определить методы воздействия, необходимо сформировать набор атрибутов субъекта управления, которые позволят ему адекватно реагировать на поступающие воздействие от системы. В таблице 1 приведены атрибуты субъектов управления.

Интеллектуальная система энергосбережения предполагает минимизацию человеческого фактора не путем уменьшения присутствия ЛПР в управлении, а путем воздействия системы на него. Т.е. субъектом управления может являться как одно ЛИР, так и

23