Кіріспе
CAD саласында білімге негізделген технологияны қолдану
Білімге негізделген инженерия (KBE) – өндірістік жобалау және өндіріс саласында білімге негізделген жүйелер технологиясын қолдану болып табылады. Жобалау процесі – білімді көп қажет ететін іс-әрекет, сондықтан KBE-де білімге негізделген технологияны компьютерлік жобалауды (CAD) қолдауға баса назар беріледі. Дегенмен, білімге негізделген әдістерді (мысалы, білімді басқару) өнімнің өмірлік циклының барлық кезеңдеріне қолдануға болады. CAD саласы білімге негізделген жүйелерде қолданылатын бағдарламалық жасақтама техникаларын, мысалы, объектіге бағытталғандық және ережелерді ерте қабылдаушы болып келген. Білімге негізделген инженерия осы технологияларды CAD және басқа дәстүрлі инженерлік бағдарламалық құралдармен үйлестіреді. KBE-нің артықшылықтарына білімді басқару арқылы жобалау тобының ынтымақтастығын арттыру, жобалау артефактілерін қайта пайдалануды жақсарту және өнімнің өмірлік циклының маңызды бөліктерін автоматтандыру кіреді.
Тарих
КБЭ 1980-ші жылдары әзірленді. Ол бизнеске арналған жасанды интеллектке жасалған инвестициялардың алғашқы толқынының бір бөлігі болды, бұл сараптамалық жүйелерді дамытуға түрткіс берді. Сараптамалық жүйелер сияқты, КБЭ сол кездегі корпоративтік ақпараттық технологияның ең озық жетістіктеріне сүйенді, мысалы, жеке компьютерлер, жұмыс станциялары және клиент-сервер архитектуралары. Осы технологиялар CAx және CAD бағдарламалық қамтамасының өсуіне де мүмкіндік берді. CAD көбінесе озық технологияларды дамытып, тіпті олардың қазіргі мүмкіндіктерін асырып түсетін. Бұған ең жақсы мысал – объектіге бағытталған бағдарламалау және деректер базасы технологиясы, олар CAD жүйелерінде қолданылды, ал көптеген корпоративтік ақпараттық технологиялар реляциялық деректер базалары мен процедуралық бағдарламалауға негізделген. Сараптамалық жүйелер сияқты, КБЭ де «Жасанды интеллект қысы» кезінде даму қарқынын жоғалтты. Сонымен қатар, сараптамалық жүйелер мен жалпы жасанды интеллект технологиясы сияқты, Интернеттің пайда болуымен қайтадан қызығушылық туды. КБЭ үшін бұл қызығушылық, ең алдымен, бизнес-бизнес электрондық коммерциясы және өндірілетін өнімдер үшін стандартты терминология мен онтологияларды анықтауға мүмкіндік беретін технологияларға байланысты болды. Семантикалық желі – Тим Бернерс-Лидің Интернеттің келесі буынына арналған көзқарасы. Бұл онтологиялар, объектілер және КБЭ үшін де маңызды болған фреймдік технологияларға негізделген білімдік Интернет болады. Семантикалық желі үшін маңызды технологиялар – XML, RDF және OWL. Семантикалық желі КБЭ үшін зор әлеуетке ие, ал КБЭ онтологиялары мен жобалары қазіргі зерттеулердің маңызды саласы болып табылады.
КББ және өнімнің өмірлік циклын басқару
Өнімнің өмірлік циклын басқару (ӨЖК) – тауар өндіретін кез келген саланың өндіріс процесін басқару болып табылады. Ол идея тудырудан бастап, іске асыру, жеткізу және кәдеге жіберуге дейінгі өнімнің толық өмірлік циклын қамти алады. Осы деңгейдегі KBE, CAx-қа қарағанда өнімнің жалпылама мәселелерімен айналысады. Баса назар өндіріс процесіне аударылады, бірақ өмірлік циклды басқару бизнес жоспарлау, маркетинг сияқты көптеген басқа да мәселелерді қамтуы мүмкін. KBE-ні пайдаланудың артықшылығы – өмірлік циклды басқарудың әртүрлі, бірақ байланысты қажеттіліктерімен үйлесімді білімдік ортаның автоматты қорыту және білімді басқару қызметтерін алу болып табылады. KBE конфигурациялау, таңдау, бақылау, басқару және оптимизациялау сияқты көптеген салалардағы шешім қабылдау процестерін қолдайды.
KBE және CAx
CAx – талдау және жобалауға арналған компьютерлік көмек құралдары саласын білдіреді. CAx көптеген салаларды қамтиды. Мысалдарға өндірілген бөлшектерді компьютерлік жобалау, бағдарламалық құралдар, ғимараттар архитектурасы және т.б. жатады. CAx-тың әрбір нақты саласы өте әртүрлі мәселелер мен нәтижелерге ие болғанымен, олардың барлығы күрделі білімді қызметкерлердің ынтымақтастығын басқару, күрделі нәтижелерді жобалау және қайта пайдалану сияқты ортақ мәселелермен де бөліседі. Негізінен, KBE – бұл CAx саласын кеңейтеді, оған негізделген және оны біріктіреді, бұл әдетте компьютерлік жобалау (CAD) деп аталады. Осы тұрғыдан алғанда, KBE – білімге негізделген бағдарламалық инженерияға ұқсас, ол компьютерлік көмекпен бағдарламалық инженерия саласын білімге негізделген құралдар мен технологиялармен кеңейтті. KBSE бағдарламалық құралдар мен CASE үшін не болса, KBE өндірілген өнімдер мен CAD үшін сондай рольде. Мысал ретінде Боингтің тәжірибесін қарастыруға болады. 777 бағдарламасы цифрлық түрде анықталған ұшақ құруға бейімделді. Бұл жобалау және талдау инженерлік жұмыстары үшін ауқымды жүйелерге, деректер базаларына және жұмыс станцияларына инвестиция жасауды қажет етті. Компьютерлік жұмылдардың ауқымын ескере отырып, KBE «төлем жасаған сайын жұмыс істеу» жоспары арқылы қадам басты деуге болады. Аталған әдіс, тиімділікті көрсетіп, содан кейін көбірек жұмыс алуға (шапшаң инженерияны еске түсіріңіз) мүмкіндік берді. 777 жобасында жобалау-құрылыс процесінің бастапқы кезеңіндегі өзгерістерге (жүктемелерге) әсер ететін факторларды демалыс күндері қайта есептеуге қол жеткізілді, бұл төменгі деңгейдегі процестердің бағалауына мүмкіндік берді. Қажет болған жағдайда инженерлер жұмысты аяқтау және бекіту үшін тартылды. Сонымен қатар, CAx қатаң толеранттылық шектерін сақтауға мүмкіндік берді. 777 жобасында KBE өте сәтті болды, нәтижесінде келесі бағдарламалар оны көптеген салаларда қолданды. Уақыт өте келе KBE мүмкіндіктері CAx платформасына енгізілді және операцияның қалыпты бөлігіне айналды.
КББ және білімді басқару
KBE үшін білімге негізделген маңызды технологиялардың бірі – білімді басқару. Білімді басқару құралдары кең спектрлі репозиторийді қолдайды, яғни жұмыс нәтижелерінің барлық түрлерін сақтауға арналған репозиторий: бейресми суреттер мен жазбалар, үлкен деректер базасы кестелері, мультимедиа және гипермәтіндік объектілер және т.б. Білімді басқару әртүрлі мүдделі тараптарға өнімдерді жобалау және іске асыру кезінде ынтымақтастыққа көмектесетін түрлі топтық қолдау құралдарын ұсынады. Сондай-ақ, ол жобалау процесін автоматтандыру (мысалы, ережелер арқылы) және қайта пайдалануды жеңілдетуге арналған құралдарды да қамтиды.
КББ әдістемесі
KBE қосымшаларын дамыту білімді анықтау, жинақтау, құрылымдау, формалдау және, соңында, іске асыру қажеттіліктерімен байланысты. Көптеген түрлі KBE платформалары KBE дамыту процесіндегі негізгі қиындық емес, тек іске асыру қадамын ғана қолдайды. KBE қосымшаларын дамыту мен күтіп ұстаумен байланысты тәуекелді азайту үшін білімді басқару және оны жаңартып отыру үшін тиісті әдістемеге сүйену қажет. Мұндай KBE әдістемесінің мысалы ретінде ЕО жобасы MOKA, яғни "Білімге негізделген қосымшаларға бағытталған әдістеме және құралдар" құрылымдау мен формалдау қадамдарына, сондай-ақ іске асырумен байланысты шешімдерді ұсынады. MOKA-ға балама ретінде барлық салалардағы сарапшы жүйелері үшін жасалған жалпы білімді инженерлік әдістерді қолдануға болады немесе Rational Unified Process немесе Agile әдістері сияқты жалпы бағдарламалық жасақтаманы дамыту әдістемелерін пайдалануға болады.
Білімге негізделген және процедуралық бағдарламалау
Жасанды интеллектте білімді ұсынудағы негізгі айырмашылық – экспрессивтілік пен есептеу мүмкіндігі арасындағы қарым-қатынас. Левеск өзінің танымал мақаласында көрсеткендей, білімді ұсыну формализмі неғұрлым күшті болса, ол бірінші реттік логиканың экспрессивті күшіне соғұрлым жақын болады. Левеск сондай-ақ көрсеткендей, тіл бірінші реттік логикаға неғұрлым жақын болса, онда шешілмейтін немесе экспоненциалды есептеу қуатын талап ететін өрнектерді қолдану ықтималдығы артады. KBE жүйелерін жүзеге асыруда бұл қарым-қатынас күшті білімдік ортаны немесе дәстүрлі процедуралық және объектіге бағытталған бағдарламалау ортасын таңдауда көрінеді.
Стандарттау мен меншік
STEM сияқты стандарттарды қолдану мен сатушыға немесе бизнеске тән эксклюзивті тілдерді қолдану арасында шартты айырбас бар. Стандарттау білім алмасуды, интеграцияны және қайта қолдануды жеңілдетеді. Эксклюзивті форматтар (мысалы, CATIA) бәсекелестік артықшылықтар мен қазіргі стандарттардан асып түсетін қуатты мүмкіндіктерді ұсына алады. Genworks GDL, ядросы AGPL лицензиясымен берілген Gendl жобасына негізделген коммерциялық өнім, қосымшаның ұзақ қызмет ету мерзімі мәселесін Lisp бағдарламалау тілінің стандартты диалектісінің (ANSI Common Lisp немесе CL) жоғары деңгейдегі декларативтік тіл ядросын ұсыну арқылы шешеді, ол осы диалекттің кеңейтілген түрі болып табылады. Gendl/GDL өзі ANSI CL негізіндегі KBE тілдері үшін де-факто стандарт ретінде ұсынылады. 2006 жылы Object Management Group KBE қызметтеріне қатысты RFP құжатын жариялап, пікірлер сұрады. Бүгінгі күнге дейін KBE үшін OMG спецификациясы жоқ, бірақ CAD қызметтері үшін OMG стандарты бар. KBE саласында машинамен оқылатын онтологияларды жасауға арналған жүйеге тәуелсіз тілдің мысалы – Gellish English.