Взаимодействие программных блоков по принципу клиент-сервер

В настоящее время стремительными темпами распространяются сетевые компьютерные технологии. Предпосылками к этому служат процессы дальнейшего развития программных и аппаратных средств вычислительной техники.
Появились достаточно мощные и сравнительно дешевые аппа-ратные средства. Резко повысилось быстродействие всех компонен-тов вычислительных систем. Это коснулось как микропроцессорных устройств, так и других системных компонентов таких как админи-страторы системных шин, математические сопроцессоры, устройства ввода-вывода.
Внедрение новых технологий в производство аппаратуры при-вело к появлению запоминающих устройств большой емкости, с вы-сокими надежностью и быстродействием.
Значительно повысились мощность и быстродействие перифе-рийных устройств ввода и вывода информации.
Было налажено массовое производство компонентов вычисли-тельных систем, что привело к резкому удешевлению всех средств вычислительной техники.
Кроме того, наметился переход от широкого использования больших ЭВМ к настольным, персональным компьютерам. Этот пере-ход кроме вышеизложенных причин обуславливался миниатюризацией электронных компонентов, а также повышением надежности серийно выпускаемых элементов. Совместное же использование ресурсов вы-числительных систем и обмен данными решается с помощью вычисли-тельных сетей разной топологии и масштаба. Также резко удешеви-лись средства Multimedia.
Прогресс в производстве оборудования происходил параллель-но с прогрессом в области разработки программного обеспечения. В последнее время все шире используются проблемно-ориентированные языки программирования, что в большинстве слу-чаев снижает время на разработку программ в конкретной предмет-ной области.
В последние несколько лет широкое распространение получили новые подходы к программированию. Речь идет о так называемых CASE-технологиях и различных технологиях автоматического коди-рования. Развитие и широкое внедрение этих технологий сделало труд программиста более творческим чем рутинным и позволило со-кратить время разработки программ.
Отдельно следует сказать о получившем широкое распростра-нение объектно-ориентированном подходе к программированию. Вне-дрение этого подхода позволило более глубоко структурировать производимое программное обеспечение, оптимизировать программ-ный код, сделать программные модули более аппаратно-независимыми, стандартизировать интерфейс с ними. В связи с этим на рынке появилось много программных библиотек, в значи-тельной мере облегчающих разработку программ.
Автоматизация труда программистов привела к значительному увеличению скорости развития и совершенствования прикладных программных пакетов. В комбинации с прогрессом в развитии аппа-ратуры это привело к появлению возможности разработки сложных прикладных программ во-первых, за короткие сроки, во-вторых, ориентированных на массового потребителя, в-третьих, за сравни-тельно низкую цену. При этом эти программные продукты не теряют ни в мощности ни в быстродействии.
Появление на рынке современных операционных систем, таких как Windows”95 и Windows NT фирмы Microsoft Corp, новых версий OS/2 фирмы IBM и NetWare 4.X фирмы Novell, во-первых, позволило создавать программы на аппаратно-независимом уровне; во-вторых, привело к созданию единой системы пользовательского интерфейса и связанных с ним технологий; в-третьих, позволило разрабаты-вать программы, ориентированные на многозадачный режим работы и динамический обмен данными между ними; в-четвертых, позволило более полно реализовать возможности современного аппаратного обеспечения; в-пятых, облегчило построение малых локальных се-тей и использование технологии клиент-сервер.
Все вышеназванное привело к тому, что в настоящее время, персональный компьютер стал настольным инструментом практически всех людей, занятых умственным трудом во всех сферах деятельно-сти человека и локализованных во всех точках планеты. В то же время, автоматизации подвергаются в основном работы, требующие выполнения рутинных процессов, расчетов, связанных с громоздки-ми вычислениями. Это обусловило появление на рынке большого ко-личества программных продуктов, связанных с решением таких за-дач как: автоматизация набора текста, пример - широко известный текстовый процессор Microsoft Word; автоматизация издательской деятельности, примеры - PageMaker и Ventura Publisher; широко распространены системы организации презентационной графики, проверки орфографии, системы поддержки табличных вычислений (Exel); современные СУБД типа Access, Paradox. Требования по-требителей к автоматизации документооборота привели к совершен-ствованию технологий управления базами данных и связи между компьютерами т.е. привели к развитию вычислительных сетей раз-ного масштаба и, в первую очередь, малых локальных сетей. Раз-виваются связанные с этим технологии распределенных баз данных (использующие клиент-серверный принцип построения). В настоящее время развитие информационно-поисковых систем представляет со-бой отдельное научно-инженерное направление.
Таким образом, развитие программных и аппаратных средств вычислительной техники позволило успешно автоматизировать такие виды человеческой деятельности как подготовка и оформление тек-стов, проведение типовых расчетов, поиск и группирование инфор-мации в больших массивах данных и некоторые другие. Однако бо-лее сложные, аналитические задачи по-прежнему остаются уделом человеческого, а не “машинного” интеллекта.
С другой стороны, в повседневной деятельности менеджеров различных уровней, лиц, принимающих решения, можно выделить ряд типовых задач, которые во многом могут быть переложены на плечи ЭВМ. Эти задачи носят определенно интеллектуальный характер и требуют большого опыта и внимания при своем решении.
Примерами таких задач могут быть: оценка и выбор оптималь-ных проектных решений; оценка ситуации и выбор решения при управлении сложными процессами; техническая и медицинская диаг-ностика; прогнозирование финансово-экономических параметров: доходности предприятия, курсов валют, биржевых цен и т.п.; оценка кредитных и инвестиционных рисков; оценка сложных объек-тов (типа объектов недвижимости) при их купле/продаже; подбор и расстановка кадров.
В мире уже сегодня известно значительное количество про-граммных систем, предназначенных для решения указанных задач. В силу интеллектуального характера решаемых ими задач, а также в силу того, что самим системам присущи способность обучаться и объяснять свои решения, способность достичь высокого качества формируемых решений, такие системы называют интеллектуальными.
Под этим общим названием в последнее время принято объеди-нять достаточно широкий круг программных продуктов. К ним отно-сятся и экспертные системы, и системы для численного обоснова-ния принятия решения(decision support systems), и системы для распознавания образов(текстов, изображения, речи), и некоторые другие.
Постепенное накопление опыта, оттачивание теории и отладка алгоритмов, позволили доказать в конце концов ощутимую эффек-тивность интеллектуальных программ, что привело в конце 80-х - начале 90-х годов к резкому всплеску интереса к подобным про-граммным продуктам, особенно к системам способным решать финан-совые и управленческие задачи. Процесс развития этого направле-ния продолжается и в настоящее время. Кроме этого, в программи-ровании в целом наметилась быстро развивающаяся тенденция к ин-теллектуализации. Так, практически все популярные программные продукты в большей, или в меньшей степени приобрели черты ин-теллектуальности. Запоминание действий пользователя, подсказки и рекомендации по оптимальному использованию соответствующих режимов самих программ, сложные ассоциативные поиски, оптимиза-ция кода при программировании, сложные механизмы обеспечения корректности данных при вводе и хранении – вот неполный пере-чень признаков «поумнения» современных программных средств. А это, в свою очередь, является немало важной предпосылкой даль-нейшего прогресса в разработке интеллектуальных систем(ИС).
Одной из базовых проблем, при создании ИС, является выбор модели представления знаний [3, 5, 8, 14]. Именно модель представления знаний определяет архитектуру, возможности и свойства системы, а также методы приобретения знаний ИС. Именно она, в конце концов, определяет насколько система может назы-ваться интеллектуальной.
Суть проблемы представления знаний заключается в их форма-лизации, то есть в переводе их в символьное представление. В настоящее время известен ряд базовых моделей представления зна-ний и их модификаций, это представление с помощью фактов и пра-вил, исчисления предикатов, нейронные сети, семантические сети, фреймы. При построении ИС может быть использован любой из них, сам по себе или в сочетании с другими. Каждая из моделей позво-ляет получить систему с некоторыми преимуществами - делает ее более эффективной в конкретных условиях, облегчает ее понимание и модификацию. При этом сопоставление различных моделей пред-ставления знаний является сложной, слабо формализуемой задачей.
Сетевые интеллектуальные системы, являясь программными продуктами, разработка которых сложна и требует больших времен-ных и материальных затрат, разрабатывались обычно на заказ крупными исследовательскими центрами и организациями. Такие экспертные системы во-первых, ориентированы на решение задач оценки в конкретной предметной области; во-вторых, такие экс-пертные системы имели весьма высокую цену, что ограничивало их широкое распространение; в-третьих, такие экспертные системы предъявляли высокие требования к аппаратному обеспечению; и, наконец, в-четвертых, они ограничивали число пользователей од-новременно работающих в системе.
Перечисленные недостатки могут быть существенно ослаблены и даже устранены полностью на базе применения современных аппа-ратных и программных технологий, рассмотренных выше.
Целью настоящей дипломной работы является разработка структуры и алгоритмов взаимодействия программных блоков интел-лектуальной системы для оценки сложных объектов, построенной по принципу «клиент\сервер». Поскольку проектирование всей системы - задача трудоемкая и под силу лишь группе программистов, кон-кретно рассматривается проектирование одного из блоков системы – блока управления данными и знаниями интеллектуальной системы, построенной по принципу «клиент\сервер». Проектируемый блок обеспечивает такие основные свойства системы как распределен-ность данных и знаний, параллелизм при доступе и обработке дан-ных, гибкость при настройке, надежность и корректность всей ин-формации.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
- проанализировать основные задачи, решаемые ИС в целом и ее отдельными блоками: АРМ администратора системы, АРМ экспер-та, АРМ лица принимающего решения (руководителя), АРМ рядового оператора;
- разработать структуры данных и основные функции перечис-ленных автономных рабочих мест и серверного блока;
- разработать порядок взаимодействия всех блоков системы;
- выполнить программную реализацию блока управления данны-ми и знаниями интеллектуальной системы.
Данная дипломная работа состоит из пояснительной записки и графического материала. Пояснительная записка состоит из шести глав.
В первой главе проводится обзор современных интеллектуаль-ных систем, особое внимание уделено проблемам представления данных и знаний. Рассматриваются различные модели представления знаний в известных системах, предложена конструктивная класси-фикация этих моделей по набору объективных параметров.
Во второй главе рассмотрены общие вопросы построения ИС для задач оценки сложных объектов. Проведена формализация ос-новных задач оценки. Описываются модель представления знаний и основные блоки ИС. Рассматривается специфика и принципы по-строения ИС по технологии «клиент\сервер».
В третей главе описана разработка блока управления данными и знаниями в сетевой многопользовательской ИС. Представлены ос-новные структуры данных и алгоритмы, реализация сделана в среде программирования Borland Delphi 3.0 для операционной системы Microsoft Windows”95 и Windows NT.
В четвертой главе приводится описание применения интеллек-туальной системы, пользовательский интерфейс, а также контроль-ный пример.
В пятой главе рассматриваются вопросы экономики, произво-дится технико-экономический расчет.
В шестой главе рассматриваются вопросы охраны труда при работе с персональными компьютерами.
Работа заканчивается Заключением, в котором сделаны основ-ные выводы об эффективности полученных результатов, рассмотрены возможные направления развития данной работы.

ВВЕДЕНИЕ
1. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ДАННЫХ И ЗНАНИЙ В ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ 10
1.1. Модель представления знаний с помощью правил 10
1.2. Модель представления знаний с помощью логики предикатов 13
1.3. Модель представления знаний с помощью сетей нейронов 15
1.4. Модель представления знаний с помощью семантических сетей 20
1.5. Модель представления знаний с помощью фреймов 22
1.6. Cистемы «клиент\сервер» и общая организация данных в них 24
ВЫВОДЫ 28
2. АРХИТЕКТУРА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ (ИС) ДЛЯ ОЦЕНКИ СЛОЖНЫХ ОБЪЕКТОВ 30
2.1. Постановка задачи оценки сложных объектов. Описание представления знаний. 30
2.2. Типовая структура ИС 34
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ ДАННЫМИ В ИС 38
3.1. Описание основных структур данных 38
3.2. Назначение, состав и описание блока управления данными 42
3.2.1 Функции первого уровня 45
3.2.2.Описание функций нижних уровней 47
4. ОПИСАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ ДАННЫМИ В ИС 49
4.1. Описание интерфейса пользователя (руководство пользователя) 49
4.1.1. Создание проекта 49
4.1.2. Открытие проекта 52
4.1.3. Закрытие проекта 52
4.1.4. Сохранение копии проекта 53
4.1.5. Удаление проекта 53
4.1.6. Формирование множества свойств 53
4.1.7. Формирование перечня классов 59
4.1.8. Формирование перечня требований 60
4.2.Описание контрольного примера 64
5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ДИПЛОМНОЙ РАБОТЫ 68
5.1. Бизнес-план 68
5.1.1. Резюме 68
5.1.2. Описание программы 69
5.1.3. Информация о возможных конкурентах 70
5.1.4. Стратегия маркетинга 70
5.1.6 План производства 71
5.2. Функционально-стоимостной анализ 72
5.2.1 Построение дерева целей. 72
5.2.2. Построение структурной модели программы 74
5.2.3. Построение функциональной модели 74
программы 74
5.2.4 Расчет стоимости программных единиц 75
5.3. Построение и анализ функционально-стоимостной диаграммы 82
5.4. Технико-экономические расчеты 86
5.4.1. Расчет стоимости машино-часа на ЭВМ 86
5.4.2. Расчет сметной стоимости НИ ОКР и цены программы 90
5.4.3 Расчет эксплуатационных издержек у потребителя. 91
5.4.4 Расчет годового экономического эффекта 91
и показателей эффективности. 91
5.5. Выводы 93
6. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. 94
6.1. Обоснование выбора объекта. 94
6.2. Особенности труда пользователей ЭВМ. 94
6.2.1. Общие сведения. 94
Диапазон 97
6.2.2. Рекомендации по организации рабочих мест пользователей. 97
6.3. Расчёт системы освещения. 99
6.3.1. Индивидуальное задание. 99
6.3.2. Общие теоретические сведения. 99
6.3.3. Расчёт естественной освещенности. 100
6.3.4. Расчёт искусственного освещения помещения. 101
6.4. Выводы по изучению вопроса о безопасности жизнедеятельности. 105
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 106
ЛИТЕРАТУРА 108
ПЕРЕЧЕНЬ ГРАФИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 112
ПРИЛОЖЕНИЯ 113

Целью настоящей дипломной работы является разработка структуры и алгоритмов взаимодействия программных блоков интеллектуальной системы для оценки сложных объектов, построенной по принципу “клиент\сервер”. Конкретно рассматривается проектирование одного из блоков системы – блока управления данными и знаниями интеллектуальной системы, построенной по принципу “клиент\сервер”.
Проектируемый блок обеспечивает такие основные свойства системы как распределенность данных и знаний, параллелизм при доступе и обработке данных, гибкость при настройке, надежность и корректность всей информации.
Задачи, решаемые универсальной экспертной системой, делятся на два вида - задачи квалиметрии (оценки качества) и классификации (распознавания образов).
В ходе выполнения дипломной работы была:
- исследована структура и функции ИС в целом и ее отдельных программных блоков - АРМ-ов администратора системы, эксперта, лица принимающего решения (руководителя), рядового оператор хранения компонентов модели;
- разработаны структуры данных и основные функции перечисленных автоматизированных рабочих мест.
- разработан порядок взаимодействия всех компонентов в целом.
- выполнена программная реализация модуля администратор.
- выполнены экономические расчеты целесообразности разрабатываемого продукта, а также рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности операторов ЭВМ.

49 наименования