informatyka
Nr U
Miesięcznik Rok X X I I I
Kwiecień 1988
Organ Komitetu
N aukowo-Technicznego NOT ds. Informatyki
K O L E G IU M R E D A K C Y J N E :
M g r J a r o s ł a w D E M IN E T , d r in ż . W a c ła w IS Z K O W S K I, m g r T e r e s a J A B L O i s S K A ( s e k r e t a r z r e d a k c j i ) , W ła d y s ł a w K L E P A C Z ( r e d a k t o r n a c z e l n y ) , d r in ż . M a r e k M A C H U R A , d r in ż . W i k t o r R Z E C Z K O W S K I, m g r in ż . J a n R Y 2 K O ,
m g r H a n n a W Ł O D A R S K A , d r in ż . J a n u s z Z A L E W S K I ( z a s tę p c a r e d a k t o r a n a c z e ln e g o ) .
P R Z E W O D N IC Z Ą C Y R A D Y P R O G R A M O W E J :
P r o f . d r h a b . J u l i u s z L e c h K U L IK O W S K I
M a t e r i a ł ó w n i e z a m ó w i o n y c h r e d a k c j a n ie z w r a c a
R e d a k c j a : 01-517 W a r s z a w a , u l. M ic k i e w ic z a 18 m . 17, te l . 39-14-34
Z a k ł. G r a f . „ T a m k a ” . Z a m . 0120-1300/88.
O b j. 4,0 a r k . d r u k . N a k ł a d 8650 e g z. U-14.
IS S N 0542-9951. IN D E K S 36124
C e n a e g z e m p l a r z a 200 zł P r e n u m e r a t a r o c z n a 2400 zł
I SIGMA
0 0 -9 5 0 Warszawa skrytka pocztow a 1 0 0 4
ul. Biała 4
4 1988
W NUM ERZE: Strona
Języki w ysokiego poziom u do p rz e tw a rz a n ia napisów — COMIT.
SNOBOL4 i Icon 1
Ralph E. Grisw old, Madge T. Grisw óld
N arzędzia tw o rzen ia system ów ekspertow ych n a m ik ro k o m p u terac h Je rzy S ta w ick i
M ikrokom puterow e system y zarząd zan ia Z b y s z k o K r ó liko w s k i
A rc h ite k tu ra o p ro g ram o w an ia lo k a ln ej sieci k o m p u tero w ej UMMLAN-2 K r z ys z to f Zieliński, Jadw iga Indulslca, P aw eł M a g u ra -W itko w ski,
T o m a sz W alasek i)
A lgorytm y kom b in ato ry czn e i ich efektyw ność (2). P ro b le m plecakow y
Maciej M. Syslo 13
Ję zy k S m alltalk-80 (2)
.Arfur K r ęp s k i 16
J
Języ k C. C oraz bliżej n orm y (2)
Ja n Bielecki 19
P am ięci dyskow e M azovii (2)
A n d r z e j Warda 21
ZE ŚW IATA i 23 ■
Co to je s t M A P?
P odejście do tw o rze n ia kom p ilato ró w Ady A kadem icka sieć su p e rk o m p u tero w a K to je s t kim
Z K R A JU 27
M ikro k o m p u tery z D om u H andlow ego N auki B altcom ’87
TERM IN OLO G IA 31
B asic po polsku (1)
W N A J B L I Ż S Z Y C H N U M E R A C H :
• H a lin a C ie c h o m s k a , T e r e s a W ó j c i c k i a n i E w a Z a b o r o w s k a p i e z e n t u j ą s y s t e m z a r z ą d z a n i a b a z ą d a n y c h d la m i k r o k o m p u t e r ó w k l a s y SM -4
• M ic h a ł B a r t y ś o m a w i a p o d s ta w o w e z a s a d y ł ą c z e n i a i p r z e k a z y w a n i a p a r a m e t r ó w m ię d z y p r o g r a m a m i n a p i s a n y m i w j ę z y k u a s e m b l e r a M A S M i j ę z y k u w y s o k ie g o p o z io m u M S - P a s c a l
• K r z y s z t o f D z ik p is z e o k o n f i g u r a c j i s p r z ę t o w e j M a z o v ii 101C
• J a n B i e l e c k i o p i s u j e s p o s o b y s t o s o w a n i a p l i k ó w n a g ł ó w k o w y c h i p r o t o t y p ó w o ra z [ d e k l a r o w a n i e f u n k c j i w j ę z y k u T u r b o C
• H e n r y k B ie s ia d a i J e r z y G rz y w o c z p r z e d s t a w i a j ą k o n c e p c j ę u n i w e r s a l n e g o , m o d u l a r n e g o s y s t e m u p r z e t w a r z a n i a d a n y c h m e d y c z n y c h W S A D , z w y k o r z y s t a n i e m i s t n i e j ą c e g o o p r o g r a m o w a n i a k o m p u t e r a O D R A 1305
RALPH E. GRISWOLD MADGE T. GRISWOLD
Department of Computer Science Uniwersytet stanu Arizona, Tucson USA
języki wysokiego poziomu do przetwarzania napisów - C O M IT , S N O B O L4 i Icon (I)
W ysokopoziom owe p rze tw arzan ie napisów , w którym ciągi znaków są p oddaw ane złożonej analizie i skom p lik o wanym przekształceniom , m a liczne zastosow ania w te c h nice obliczeniow ej. M ożna tu w ym ienić: fo rm a to w an ie d o kum entów , an alizę lingw istyczną, red ag o w an ie danych, g e
nerow anie program ów , sztuczną in teligencję, genety k ę m o lekularną, k ry p to g ra fię, lin g w isty k ę m atem aty czn ą, m etody tran slacji i p rze k szta łc an ie sym bolicznych w y rażeń m a te m atycznych. P ierw sze języki p rz e tw a rz a n ia ciągów znaków pow stały ju ż około 1958 roku, d o jrzew ały w raz z rozw ojem zastosowań. N iniejszy a r ty k u ł pośw ięcono trze m spośród nich — językom : COM IT, SNOBOL4 i Icon.
Chociaż tech n ik i obliczeniow e początkow o sk u p ia ły się głównie n a ra c h u n k a c h p rzep ro w ad zan y ch n a liczbach — dla p otrzeb n a u k i i h an d lu — n a w e t języki z a p ro je k to wane do tych zastosow ań (jak F o rtra n i Cobol) w y m ag a
ły pew nych środków z zak resu p rz e tw a rz a n ia napisów . W istocie, zapotrzebow anie n a te śro d k i w y stę p u je w w ię k szości spośród zastosow ań k o m p u te ró w . K o m p ila to ry p rz y j
m ują n a w ejściu ciągi znaków i a n a liz u ją je. S ystem y operacyjne b a d a ją n ap isy k ie ro w a n e do n ich ja k o polece
nia i w y tw a rz a ją k o m u n ik a ty . E d y to ry d ziała ją n ie m al w zupełności n a n ap isach . K om pilatory, system y op eracy jn e i edytory są w częstym użytku, w ięc m uszą być bardzo w ydajne. P ro ceso ry tego ro d za ju są zw ykle pisan e 'w języ kach niskiego poziom u. P ew ne zagad n ien ia p rze tw arzan ia napisów są ta k złożone, iż m ożliw ość posłużenia się w ich rozw iązyw aniu językam i w ysokiego poziom u je st nie tylko pożyteczna, ale w ręcz niezbędna. P onadto, . podejm ow ane w językach w ysokiego poziom u w stęp n e pró b y rozw iązań stużą często w y tw a rz a n iu prototypów , k tó re są n astęp n ie podstaw ą do tw o rzen ia pro g ram ó w w językach niskiego poziomu.
Jak o przykładow e, z ró żnorodnych problem ów p rz e tw a rzania napisów , rozw ażym y dekodow anie zaszyfrow anego kom unikatu, w ykon y w an ie sym bolicznych przek ształceń na wzorach m atem atycznych, fo rm a to w an ie dan y ch te k s to wych zaw ierający ch in stru k c je odnośnie p ostaci sk ła d u i ...
fabrykow anie poezji. O ile k ry p to g ra fia sta ła się w y ra fin o w aną w iedzą, w skład k tó re j w chodzą zaaw ansow ane m e tody num eryczne, w te ch n ik a ch d eszyfrow ania w ażny czyn
nik stanow i an aliza lingw istyczna cech zaszyfrow anego tekstu odnoszona do jego napisow ej re p re z e n ta c ji (wy
druk 1). M anipulow anie fo rm u łam i sym bolicznym i pociąga Tekst «»»«yfrowm^
w h x s r r i s e h t x i l o g x e r y l womfcs ę I c i j r x m i l q x v e v r v i q r i k w x e
T » k * L o d i x y f r a v t a n y
d o n o t s e n d t h e p a c k a g e s u n t i l t h e y c o n f i r m t h e a r r a n g e m e n t «
W y d ru k 1. T e k s t z a s z y f r o w a n y 1 o d s z y f r o w a n y
za sobą o d k ry w an ie w zorców (ang. p a tte rn s) prow adzących do prostszych form (w y druk 2). W fo rm a to w an iu te k stu
U p r a t i o K a n l » i M n l p u l a o j a f i D r a a t
• kA S ) ♦ 3 * x A 2 + x - « x t (xA 2 + 3 *x* » 1
< x A 2 - l ) / <X + 1 > - * x - l D < x A 3 + 2 t * , x ) - ł 3 * x A 2 ^ 2
W y d r u k 2. U p r a s z c z a n i e i m a n i p u l a c j a w z o r a m i
trze b a podołać złożoności elem entów skład u , w łączając w to w ielkość krojów pism a, sym bole sp ecjaln e i sko m p li
kow any u kład te k stu (w ydruk 3). W w y p ad k u poezji ge-
Of-
rh e i c o n c a t e n a t i o n \ 4 R o p e r a t i o n s o m e t i m e s c a l l e d \* ( o q c a t e n a t i o n \ t <o q * a p p e n d s o n e s t r i n g t o a n o t h e r t o p r o d u c e « l o n g e r s t r i n g . F o r e x a m p l e , t h e r e s u l t o i c o n c a t e n a t i n g t h e s t r i n g s \ * M C A T \ f R a n d
M M N I P N f R i s t h e s t - 'i n g ' f M C A T N l P \ I R
S f o r H l Q M i n t w y n i k i
T h e c o n c a l r n a t x o n o p e r a t i o n « s o m e t i m e s » c a l l e d ’■ c a t e n a t i o n ’ » a p p e n d s o n e s t r i n g t o a n o t h e r t o p r o d u c e a l o n g e r s t r i n g . F o r e x a m p l e , t e h r e s u l t o< c o n c a t e n a t i n g t h e s t r i n g s C A T a n d i s t h e s t r i n g C A T N I P •
W y d r u k 3. P r z y k ł a d f o r m a t o w a n i a t e k s t u
n ero w an e j przez k o m p u ter, zdolności tw órcze poety są w zm agane przez w łaściw e ko m p u tero m m ożliw ości w y b ie
ra n ia a lte rn a ty w n y c h s tr u k tu r i fo rm g ram atycznych, i k o ja rz e n ie słów stosow nie do ich a try b u tó w (w y druk 4).
f o t i j a w y Lh or « o n a p r t t * k o a u l e r
W e r s ja o r y g i n a l n a a r t y k u ł u u k a z a i a s i ę w c z a s o p iś m ie A b a c u s , Vol. 3, N o. 4, 1986. T ł u m a c z e n i a d o k o n a n o z a zgod,q w y d a w c y .
« s n e o u t l i n e s a s t a r
% n e s t a r e s , b r e a t h i n g s l o w l y , t e a r f u l l y m o m e n t a r i l y t h e b o y l i n g e r s
t h e r t u r n s t o d a m n t h e s k y a g a i n
W y d r u k 4. P r z y k ł a d t e k s t u w y g e n e r o w a n e g o p r z e z k o m p u t e r
P ierw si p ro je k ta n c i języków do obliczeń n um erycznych dysponow ali dopracow anym i m odelam i o p arty m i n a n o ta cji m a tem aty c zn e j. M odele te były szeroko znane i p o w szechnie unorm ow ane na długo przed tym , zanim ja k ie - kolwieK p rze tw arzan ie ko m p u tero w e doczekało się o p ra cow ania stosow nych języków . Na ty m tle p rze tw arzan ie napisów okazało się dziedziną now ą, w k tó re j n ie było ani ogólnej zgody co do operacji, ja k ie m a ją być w yko
nyw ane, an i jakiegokolw iek sta ndardow ego zapisu. W r e zultacie — notacje, s tru k tu ry p rogram ow e i podejścia do p recyzow ania p ro g ra m u w językach p rz e tw a rz a n ia napisów są sk ra jn ie odm ienne w sto su n k u do tych, k tó re znam io
n u ją języki bard ziej konw encjonalne.
DZIAŁANIA NA N A PISA CH
A by rozum ieć języki w ysokiego poziom u do p rz e tw a rz a nia tekstów , dobrze je st rozporządzać p ew nym ogólnym pojęciem o d ziałaniach w ykonyw anych n a n ap isac h . W ję -
I n f o r m a t y k a n r i , 19SS
1
żykach przeznaczonych do p rz e tw a rz a n ia napisów w y stę
p u ją pow szechnie cztery d ziałan ia: konkaten cja; c z y li's p i
n an ie napisów , id en ty fik o w an ie podnapisów , t ji fragm entów ,, napisów (ang. substrings), dopasow yw anie wzfeęćów i p r z ę - \:
k ształcan ie napisów (przez zastępow anie w y k ry ty ch fra g m en tó w te k stu innym i napisam i). s, ; , ...
D ziałanie określone m ian em sp in a n ia polega na d o łą
czeniu jednego napisu do drugiego i o trzy m an iu w w y n i
k u n ap isu dłuższego. R e zu ltate m spięcia napisów CAT i N IP je st n ap is OATNIP. D ziałanie to w ypływ a w sposób n a tu ra ln y z p o jm ow ania napisu jako ciągu znaków . P od- nap isem je st n ap is z a w a rty w innym napisie — AT jest podnapisem CATNIP.
Je d n y m z n ajw ażn iejszy ch i najw szechstronniejszych działań napisow ych je s t dopasow yw anie w zorców. M ówiąc ogólnie, proces dopasow yw ania w zorca polega na b ad an iu napisu pod k ątem w ystępow ania w nim podnapisów , o d zn aczających się sp ecjaln y m i cecham i. P rzykładow o, może to byc szukanie pew nego p o dnapisu na określonym m ie j
scu w innym napisie. P rzek ształcan ia napisów dokonuje się zw ykle w zw iązku z procesem dopasow yw ania — uzyskane przez dopasow yw anie w zorców w y niki służą do za stę p o w an ia pew nych podnapisów przez inne. ■
W n astę p u ją c y m d alej przeglądzie języków p rze d staw io no ogólne koncepcje p rz e tw a rz a n ia napisów' i głów ne śro d ki rozw iązyw ania problem ów tego ro d zaju . Nie próbow ano opisyw ać któregokolw iek z ty c h języków w sposób zu p eł
ny. C zytelnicy za in te re so w an i pełnym i opisam i tych języ ków o d n ajd ą stosow ne in fo rm acje w p rac ach przytoczonych n a końcu a rty k u łu .
COM IT
Ję z y k COM IT zapro jek to w an o w la tac h 1957—1958 jako odpow iedź na zapotrzebow anie n a n arzędzie do m e ch a
nicznego tłu m aczen ia języków n a tu ra ln y c h oraz do b adań lingw istycznych. Jego tw órcam i była g ru p a pracow ników M IT k ie ro w a n a przez V ictora Yngve. COM IT jako p ie rw szy szeroko u żyw any język p rz e tw a rz a n ia napisów , w y w a rł znaczący w pływ n a n astęp n e języki tego rodzaju.
O dzw ierciedlając przyczynę swego p ow stania, COM IT jest u k ie ru n k o w a n y na rep rez en to w an ie języków' n a tu ra ln y ch , w których zdania są utw orzone ze słów.
P odstaw ow e koncepcje
O dm iennie niż w w iększości języków p rze tw arzan ia n a pisów», w k tó ry ch napis tw orzy ciąg znaków , napis w języ
ku COM IT je st zbudow any ze składow ych (ang. consti- tuents), k tó re m ogą być utw orzone z w ięcej niż jednego znaku. T ak więc, w ieioznakow e słowo może być p o je d y n czą składow ą n ap isu . S am n ap is je st rep rez en to w an y jako ciąg składow ych pooddzielanych znakam i plus:
IT + WAS + A + IM R K + — AND + STORMY + N IG IIT
P oniew aż do w prow adzania danych w języku COM IT są przew idziane k arty , długie w iersze m ogą być łam an e przez zakończenie w iersza (karty) znakiem m inus i k o n ty n u o w a ne w now ym w ierszu, ja k to zilu stro w an o pow yżej.
Z naki, k tó re nie są literam i, m a ją w języku COM IT z n a
czenie składniow e. G w iazdka poprzedzająca znak nie b ę d ą cy lite rą znam ionuje, iż w p rzeciw ieństw ie do p rz y słu g u ją cej m u treśc i skład n io w ej, znak m a zostać p o trak to w a n y lite ra ln ie . Na p rzykład, zdanie ”24 LEFT EARLY.” z a p isu je się w postaci:
*2*4 + L EFT + EARLY + *.
G dyby zam iast *2*4 użyto 24, oznaczałoby to w skazanie pozycji składow ej (p atrz dalej), a nie składow ą p rz e d sta w iając ą liczbę 24.
N apis ak tu a ln ie podlegający obróbce pozostaje w' obsza
rze roboczym . P onadto, istn ieje 128 pólek, z k tó ry ch każda może być w raz ie po trzeb y w ym ienioną z obszarem ro b o czym. W konsekw encji, w tym sam ym czasie w p ro g ra m ie może być co n ajw y żej 129 różnych napisów .
P ro g ram w języku COM IT je st u tw orzony z ciągu r e guł. K ażda re g u ła m a pięć części:
nazw a łew a-polow a = p raw a-p o lo w a // postępow anie skok N azwa w yróżnia regułę. L ew a-polow a stanow i wzorzec, k tó ry odnosi się do o bszaru roboczego. P ra w a -p o lo w a o k re-
• śla działanie, k tó rem u m a być pod d an a część o bszaru ro - bpezego dopasow ana do lew ej połow y. Postępow anie, od
dzielone od resz ty reg u ły dw om a ukośnym i k resk am i, do
tyczy w y k o n an ia o p era cji innych niż dopasow yw anie w zor
ców. R eguła, w k tó re j pole ok reśla ją ce postępow anie nie z n a jd u je zastosow ania, nie w ym aga sta w ia n ia ukośnych k resek. Skok n ad z o ru je przebieg ste ro w a n ia w program ie.
D opasow yw anie w zorców
N ajisto tn iejszą cechą języka COM IT je st dopasow yw anie w zorców, dokonyw ane w lew ej połow ie i tran sfo rm ac ja obszaru roboczego, w y k onyw ana przez p ra w ą połowę. Lewa połow a może zadaw ać — na przy k ład — pełne składow e (tak ja k to m a m iejsce p rzy ok reślan iu napisów ), o kreślo
ną liczbę składow ych o nieznanych w artościach, dowolną liczbę składow ych lub w cześniejszą składow ą id en ty fik o w an ą przez jej pozycję w lew ej połow ie. Na p rzykład. $11 dopasow uje n składow ych, a $ dopasow uje dow olną liczbę składow ych. Liczba n a tu ra ln a 11 oznacza dopasow anie ta
kiego sam ego napisu, ja k i zostanie dopasow any przez n-tą składow ą lew ej połow y.
P rz y k ład e m lew ej połow y je st ciąg:
READ + 0 + $1 + $ + 3
T u ta j lewa połow a je st złożona z pięciu składow ych: skła- [ dow ej stanow ionej przez słowo READ, po k tó re j w ystępuje pojedyncza składow a, za nią in n a pojedyncza składow a, | d alej zaś dow olna liczba składow ych *), aż do odnalezie
n ia składow ej identycznej z tą, k tó ra w procesie dopaso
w y w an ia zostanie p rzy p o rząd k o w an a trzeciej składow ej wzorca. D opasow yw anie odbyw a się od lew ej stro n y do p ra w e j. S kładow e lew ej połow y m uszą dopasow yw ać ko
le jn e składow e (napisu) w obszarze roboczym .
P rzykładow o, dla poniższej zaw artości obszaru roboczego i dopasow anie poszczególnych składow ych do w zorca będzie | n astęp u jące :
READ + TH E + F IR S T + ONE + F IR ST
1 2 3 4 5
P ią ta składow a lew ej połow y d opasow uje z obszaru ro boczego składow ą o te j sam ej w artości, co składow a dopa
sow ana do trzeciej składow ej lew ej połow y. W procesie j dopasow yw ania n a stę p u je k o jarzen ie odpow iednich składo- ; w ych o bszaru roboczego ze składow ym i lew ej połow y. Po I dopasow aniu każda ze składow ych obszaru roboczego otrzy- [ m u je n u m e r stosow nej składow ej lew ej połowy.
P ra w a połow a m oże zaw ierać składow e w yarty k u ło w an e \ w pełni i liczby n a tu ra ln e ,, k tó ry m odpow iad ają składow e i z lew ej połow y. D opasow ana p o rcja o bszaru roboczego zostaje zastąp io n a przez składow e określone w p raw ej po
łow ie. W odniesieniu do poprzedniego przy k ład u , reguła:
READ + $1 + $1 + $ + 3 = — 1 + 2 + LA ST + 4 + 5
przek ształca obszar roboczy n a postać:
READ + TH E + LA ST + ONE + F IR S T
S kładow e m ogą posiadać atry b u ty , nazyw ane w sk aź n ik a
mi (ang. subscripts). W skaźniki m ogą być logiczne lub n u m eryczne. W skaźniki oddziela się od składow ej ukośną ■ k resk ą , a sam e m iędzy sobą — przecin k am i:
WOLFE/.38, SEX F, HOBBY GOLF
K ropka id e n ty fik u je w skaźnik num eryczny, w d an y m przy- , p ad k u o w artości 38. SEX i HOBBY sta n o w ią wskaźniki logiczne, odpow iednio, o w arto ściach F i GOLF. Dopuszcza j się w iele w skaźników ' logicznych, z k tó ry ch k ażdy może ; m ieć dow olne w artości. W skaźniki p rzy p o rzą d k o w u ją skła
dow ym inform acje, k tó re z kolei m ożna w ykorzystyw ać ! p rzy dopasow yw aniu wzorców do ro zró żn ian ia składowych o specyficznych a try b u ta c h . W języku COM IT istnieje pew na liczba operacji do m an ip u lo w an ia w skaźnikam i.
In n e w łaściwości
■
Część reg u ły n azy w an a postępow aniem dopuszcza opera
cje, k tó re nie m ogą być w ykonyw ane w p raw ej połowie, ■ S ą to m iędzy innym i: w y m ian a obszaru roboczego z pól- j ką, przem ieszczanie składow ych m iędzy obszarem robo- ‘ czym a pólkam i, d ru k o w a n ie obszaru roboczego, w czytywa-
■) D o w o ln a lic z b a s k ł a d o w y c h — w s e n s i e d o p a s o w y w a n i a n a p i s u , d o d a n e g o w z o ie a C przyp. tłu m .) .
dokończenie n a s. 5 j
2
I n f o r m a t y k a n r i , 19SSJERZY STAWICKI
Instytut Organizacji Przemysłu Maszynowego Warszawa
Narzędzia tworzenia systemów ekspertowych na mikrokomputerach
S ztuczna in te lig e n cja i system y eksp erto w e sta ją się do
stępne ta k że na m ik ro k o m p u terac h . F a k t te n potw ierdza pojaw ienie się n a ry n k u opro g ram o w an ia szeregu p a k ie tów w spom agających b u d ow anie system ów ek spertow ych (ang. e x p e rt system shells). C elem niniejszego a rty k u łu je st przedstaw ienie trzech ta k ich pakietów , działających na m ikro k o m p u terach k iasy IBM PC X T/A T, tj. p akietów M.l, EXSYS oraz ESIE. A rty k u ł został opracow any na podstaw ie dośw iadczeń a u to ra zdobytych przy u ru c h a m ia niu tego o program ow ania, k o n su lta c ji z pokazow ym i b a zami w iedzy oraz w y k o rz y sta n iu pak ietó w do problem ów zarządzania p rzedsiębiorstw em .
OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA NARZĘDZI
O m aw iane p ak ie ty należą do k lasy system ów reg u ło - wych [1, 2], w k tó ry ch w iedza je st rep rez en to w an a w p o staci reguł:
1F w a ru n e k THEN a k c ja l lub
IF w aru n e k THEN a k c ja l ELSE akcja2
W nioskow anie w zbiorze reg u ł może być realizow ane jako:
0 w nioskow anie do przodu (ang. fo rw a rd chaining), tj.
dochodzenie do k onkluzji n a p odstaw ie posiadanych d a nych,
• w nioskow anie do ty łu (ang. b a c k w ard chaining), tj.
próba udow odnienia praw dziw ości postaw ionej hipotezy przez odw ołanie się do zbioru reg u ł za w arty ch w system ie.
N arzędzia tw o rzen ia system ów ek spertow ych z a w ierają podstaw ow e m echanizm y niezbędne w procesie w niosko
w ania. Z adanie p ro je k ta n ta nowego system u ekspertow ego polega na o k reśle n iu zbioru reg u ł tw orzących bazę w iedzy danej dziedziny. N iektóre n arzędzia są w yposażone w ed y tory regu! u ła tw ia ją c e budow ę bazy w iedzy (np. EXSYS), inne w czy tu ją zbiór re g u ł w postaci zew nętrznego pliku znakowego (np. M .l i ESIE). S y stem e k sp erto w y ro zw ią
zuje postaw ione zadanie na podstaw ie sw ojej bazy w ie dzy, prow adząc dialog z u żytkow nikiem i zad ając m u n ie zbędne p y ta n ia. P onadto system może objaśniać to k swego rozum ow ania u d ziela ją c odpow iedzi na p y ta n ia: „dlacze
go ?” (dlaczego zadał użytkow nikow i określone pytanie) oraz „jak ?” (jak doszedł do danego w niosku).
Typow ym i zad an iam i rozw iązyw anym i za pom ocą n a rzędzi om ów ionych w tym a rty k u le są: diagnozow anie 1 form ułow anie zaleceń, plan o w an ie oraz p ro jek to w a n ie [1].
■ •
D r in ż . J E R Z Y S T A W IC K I u k o ń c z y ! s t u d i a w 1978 r. w I n s t y t u c i e O r g a n i z a c j i Z a r z ą d z a n i a P o l i t e c h n i k i W a r s z a w s k i e j . W 1987 r . u z y s k a ł d o k t o r a t w P o l i t e c h n i c e W r o c ła w s k i e j . O d 1981 r . p r a c u j e w I n s t y t u c ie O r g a n i z a c j i P r z e m y s ł u M a s z y n o w e g o w W a r s z a w ie , g d z ie z a j m u j e s ię i n l o r m a t y e z n y m i s y s t e m a m i z a r z ą d z a n i a p r z e d s i ę b i o r s t w e m o r a z z a s t o s o w a n i a m i m e t o d s z t u c z n e j i n t e l i g e n c j i w z a r z ą d z a n i u .
SYSTEM M .l
Tw órcą p ak ietu M.l je st firm a T eknow ledge i iic. P ak ie t został w prow adzony na ry n e k w czerw cu 1984 ro k u . S ta now i on narzędzie w spom agające inżynierów w iedzy przy budow ie prototypow ych system ów ekspertow ych. Jego głów ne zadania to [71: um ożliw ienie u żytkow nikom zapo
znania się z podstaw ow ym i zasadam i i koncepcjam i inży
n ie rii wiedzy, pomoc w b ad a n iu m ożliw ości zastosow ania system ów eksp erto w y ch do rozw iązania k o n k retn y c h p ro blem ów oraz pomoc w o pracow aniu m ałych system ów e k s
pertow ych. P ozw ala on na budow ę system u obejm ującego 100—200 reg u ł [7], Cena p a k ie tu w USA w ynosi 5000 do
larów , a łącznie z kilk u d n io w y m szkoleniem u żytkow nika 12 500 dolarów [3].
R ep rezen tacja w iedzy i m echanizm w nioskow ania
F a k ty są re p rez en to w an e za pom ocą p a r a try b u t-w a r - tość w yposażonych ew e n tu aln ie we w spółczynniki p ew n o ści. R eguły m a ją typow ą postać IF-T H E N lub IF-T H E N - -ELSE. Cechą ch a ra k te ry sty c z n ą system u M .l są tzw . r e guły zm ienne, pozw alające — dzięki p a ra m e try z a c ji — na określenie w ielu podobnych reg u ł za pom ocą jed n ej re g u ły podstaw ow ej. W system ie zastosow ano m echanizm w nioskow ania do tyłu, podobnie ja k w system ie MYCIN [2].
S tero w an ie procesem w nioskow ania m ożna osiągnąć dw ojako:
• przez u sta le n ie kolejności w ystępow ania reguł,
• przez zastosow anie reg u ł o p ostaci „jeśli znaleziono”, um ożliw iających w nioskow anie do przodu.
W spółpraca z użytkow nikiem i im p lem en tacja
O prócz typow ych dla system ów regulow ych m ech an iz
m ów w spółpracy z użytkow nikiem , w p akiecie M .l d o stę p ne są rów nież fu n k cje śledzące rea liza cję w nioskow ania (przydatne na etap ie u su w an ia błędów z bazy wiedzy).
P a k ie t u ia tw ia użytkow nikow i re a k c ję na zadane przez siebie p y ta n ia, w y św ietlając propozycje m ożliw ych odpo
w iedzi. M .l może rów nież ocenić i rozw inąć skrócone od
pow iedzi użytkow nika. Baza w iedzy je s t tw orzona poza system em za pom ocą u niw ersalnego ed y to ra tek stó w . W system ie istn ieją także prog ram isty czn e n arzędzia do u s u w an ia błędów z bazy w iedzy, tzn. system okien um ożli
w iający śledzenie rea liza cji pro g ram u . O b ejm u je on n a stę p u ją ce okna: zdarzenia, konkluzje, przebieg w nio sk o w a
nia, dostępne opcje, m enu odpow iedzi n a p y ta n ia sy ste m u w tra k c ie k o n su ltac ji.
M .l został zrealizow any w P rologu. J e s t dostępny na m ik ro k o m p u terac h IBM PC X T /A T i w ym aga m in im u m 384 KB pam ięci. F irm a zaleca użycie kolorow ego m on ito ra.
P a k ie t ob ejm u je dw ie d yskietki. J e d n a zaw iera głów ny p ro g ra m i przykładow e bazy w iedzy, d ru g a — zbiór p ro gram ów um ożliw iających w spółpracę system u M .l z języ kiem C.
ESIE
S ystem ESIE je st rozpow szechniany przez firm ę L ig h t
w ave C onsultants. ESIE je st akro n im em sfo rm u ło w an ia E x p ert S ystem In feren ce Engine im echanizm w nioskow a
nia system u ekspertow ego). Sposób re p re z e n ta c ji w iedzy
I n f o r m a t y k a n r i , 1988
i m echanizm w nioskow ania są typow e dla system ów re d u tow ych. P odstaw ow e zalety tego system u to n isk i koszt zakupu (kw ota w edług u zn a n ia użytkow nika, gdyż p ro d u k t te n należy do k ateg o rii tzw. sh a re w a re [41), m ożliwość k o p iow ania o raz dostępu do now szych w ersji system u, ła t
wość nauczenia się i u żytkow ania, dostępność p ostaci ź ró d łow ej (za d odatkow ą opłatą).
R ep rezen tacja wiedzy i m echanizm w nioskow ania
S ystem za w iera pięć typów reguł. Dwa ty p y reg u ł są w p ro w ad zan e do każdej bazy w iedzy tylko raz, je d en ty p m oże być w prow adzony ra z lub w ogóle, pozostałe dw a ty p y — dow olną liczbę ra z y (nie w iększą je d n a k niż w y n ik a to z ograniczeń system u). R eguły dostępne w ESIE są n astęp u jące :
1) [legalansw ers is/are {zm ienna) [(z m ie n n a ) ]. . . *]
2) goal is (zm ien n a)
3) [if (z m ie n n a ) is/a re (w a rto ść )
[and (zm ien n a) is/are ( w a r to ś ć ) ] . . . th e n (z m ie n n a ) is/are ( w a r to ś ć ) ] . . .
4) [question (zm ien n a) is/are ’’( te k s t) ”] . . . 5) an sw e r is/are ’’( te k s t) ” (zm ien n a)
R eguła o postaci LEGALANSW ERS służy do o g ranicze
nia zbioru m ożliw ych odpow iedzi na p y ta n ia sta w ian e przez system . R eguła o p ostaci GOAL ok reśla cel k o n su l
ta c ji użytkow nika, tj. p oszukiw ane przez niego ro zw ią za
nie p roblem u. R eguły ty p u IP, sta n o w ią zasadniczą część bazy wiedzy, o pisując w iedzę z danej dziedziny. R eguły o postaci QUESTION są w yw oływ ane przez ESIE w tedy, gdy w bazie w iedzy b ra k u je fa k tó w niezbędnych do k o n ty n u a c ji w nioskow ania i konieczne je st ich w prow adzenie przez sam ego użytk o w n ik a. R eguły o p ostaci ANSW ER służą do p rze k azy w a n ia użytkow nikow i odpow iedzi uzy
sk a n ej przez 'system w w yniku w nioskow ania.
O graniczenia ilościow e system u ESIE są n astęp u jące : a 50 zm iennych dla LEGALANSW ERS,
• je d n a i tylk o je d n a re g u ła GOAL,
• 400 w ierszy za w ierający ch reg u ły IF,
• 100 reg u ł QUESTION,
• je d n a i ty lko je d n a reg u ła ANSW ER.
W spółpraca z użytkow nikiem i im p lem en tacja
W spółpraca z u żytkow nikiem je st realizow ana w sposób sta n d ard o w y . D odatkow o n a najw yższym poziom ie d o stęp n e są n a stę p u ją c e polecenia: TRACE ON/OFF, GO oraz EX IT. P olecenia TRACE O N /O FF um ożliw iają w łączenie lub w yłączenie śledzenia w nioskow ania (pokazyw ane są a k tu a ln e cele system u i w yko rzy sty w an e reguły). U m ożli
w ia to stosunkow o ła tw e u su w an ie błędów z bazy w iedzy.
P a k ie t ESIE je s t n ap isa n y w P ascalu. Za d odatkow ą o p łatą m ożna nabyć w ersję źródłow ą system u. Z ajm u je on je d n ą d yskietkę, n a k tó re j z a w a rty je st sam pakiet, oraz k ilk a p rzykładow ych baz wiedzy, a także podręcznik uży tk o w n ik a [4], z którego zaczerpnięto w iększość p rz y to czonych tu ta j in fo rm acji.
W ym agania sp rzętow o-program ow e są n astęp u jące : m i
k ro k o m p u te r IBM PC z m in im a ln ą pam ięcią 128 KB, sy
stem o p eracy jn y DOS 2.0 (lub nowszy) oraz edytor te k stów (do tw orzenia bazy wiedzy).
/ EXSYS
P a k ie t EXSYS je s t rozpow szechniany przez firm ę EXSYS Inc. J e s t to narzędzie tw o rzen ia system ów ekspertow ych, o b ejm u jące ed y to r bazy w iedzy oraz głów ny p ro g ra m sy stem u ekspertow ego, d o konujący w nioskow ania n a p o d sta w ie dostępnej bazy w iedzy. Isto tn ą zaletą 'p a k ie tu je st rozb u d o w an y edytor, u m ożliw iający szybkie stw orzenie bazy w iedzy. E dytor w y k o rz y stu je te ch n ik ę m enu, w y m u szając n a użytk o w n ik u k o lejn e k ro k i p ro jek to w a n ia r e guły. U m ożliwia on także szybkie „podglądanie” już w y k o rzy sty w an y ch w system ie a try b u tó w (tzw. k w a lifik a to rów ) oraz zm iennych i form uł. Pozw ala także na szybkie usu w an ie, p rze su w a n ie lub m odyfikow anie reg u ły (Ciągu reguł)'
4
R eprezen tacja w iedzy i m echanizm w nioskow ania
W iedza je st re p rez en to w an a w postaci reg u ł. Pierw szy człon reg u ły (tj. człon IF) sk ła d a się z tzw . k w alifik ato ra oraz jego w artości. R eguła m a n a s tę p u ją c ą postać:
IF . . . THEN . . . ELSE . . .
F o n ad to w je j sk ład m oże w chodzić tzw . n o ta tk a, zaw ie
r a ją c a dodatkow e ko m en tarze zw iązane z re g u łą oraz tzw.
referen c je, o k reśla ją ce źródło in fo rm a c ji w ykorzystyw anych w regule. S ystem m a m ożliw ość uw zględ n ian ia p raw d o p odobieństw zdarzeń w części THEN i ELSE. P ra w d o p o d obieństw a m ogą być o k reśla n e jako liczby z przedziału 0—10 lub z p rzedziału 0— 100. W y korzystyw any je st za
rów no m echanizm w nioskow ania do przodu* ja k i do tyłu.
W spółpraca z użytkow nikiem i im p lem en tacja
W spółpraca system u z u żytkow nikiem je s t realizow ana w dw óch etap ach : p ro je k to w a n ia bazy w iedzy i k o n su lta cji z w y k o rzy stan iem sy stem u . P ro je k to w a n ie je s t znacz
n ie u łatw io n e dzięki edytorow i bazy w iedzy. E ta p k o n su lta c ji je st realizo w an y w sposób typow y dla system ów regułow ych; rów nież typow e są dostępne m echanizm y
„podglądania” procesu w nioskow ania. K o n su lta cja kończy się podaniem w yników w nioskow ania w postaci listy ro z
w iązań w ra z z ich w zględnym i ocenam i. Istn ie je m ożli
wość pow tó rzen ia k o n su lta c ji po zm ianie w arto śc i n ie k tó ry ch dan y ch lub p a ra m e tró w . Ł atw ość w sp ó łp racy z sy ste
m em podnosi znacznie w y św ietlan ie n a ek ra n ie w ykazu dostępnych działań (zarów no przy p rac y z edytorem , jak i w tra k c ie k o n su ltacji) oraz m ożliw ość k o rzy sta n ia z w y
ja śn ie ń system u (tzw . sam ouczek, ang. help). In n e m ożli
wości sy stem u to:
• dołączanie zew n ętrzn y ch program ów , zarów no w ejścio
w ych ja k i w yjściow ych,
• p rzek azy w an ie zm iennych do p rogram ów zew nętrznych.
P a k ie t EX SY S działa n a m ik ro k o m p u terac h IBM PC/XT i AT. J e s t n ap isa n y w języku C. W ym aga m inim um 192 K B pam ięci o p era cy jn e j. C ały system za jm u je cztery d y sk ietk i: p ro g ra m głów ny, ed y to r bazy w iedzy, pięć le k cji oraz d y sk ie tk ę pokazow ą, z a w ierając ą k ilk a system ów stw orzonych p rzy pom ocy p a k ie tu EXSYS [5],
INNE NARZĘDZIA DO STĘPN E NA IBM PC
W k ra ja c h zachodnich dostępnych je st w iele innych n a rzędzi u m ożliw iających tw orzenie system ów ekspertow ych n a m ik ro k o m p u terac h IBM PC. Ich zestaw ienia m ożna znaleźć w [6] i [11]. T rzy spośród nich zasłu g u ją n a k ró t
kie om ów ienie.
GURU [8, 12] je st p ak iete m zintegrow anym , o b e jm u ją cym oprócz trad y c y jn y ch fu n k c ji p rz e tw a rz a n ia tekstów , bazy danych, a rk u sz a obliczeniow ego i g ra fik i — gene
r a to r system ów ekspertow ych, m a jąc y dostęp zarów no do bazy danych, ja k i poszczególnych arkuszy. F irm a MDBS o feru ją c a p a k ie t GURU re k la m u je go jako p ierw sze za
stosow anie sztucznej in te lig e n cji do celów bu sin essu i za
rządzania.
FLO PS (Fuzzy Logic P ro d u ctio n System ) [10] stanow i i rozw inięcie system u regułow ego OPS5. Różni się on od innych n arzędzi n astę p u ją c y m i cecham i:
• uw zględnieniem niepew ności zarów no w zak resie fa k tów , ja k i liczb (FLOPS m a m .in. ta k ie s tr u k tu ry danych ja k zbiory rozm yte i liczby rozm yte),
• w y k o rzy stan iem n ie -a ry sto teleso w sk ie j logiki rozm ytej (ang. fuzzy logic), w k tó re j złożone zdania m ogą być p raw d ziw e w różnym stopniu,
• zastosow aniem złożonego m echanizm u naw racania, um ożliw iającego przeszu k iw an ie różnych ścieżek ro zw ią
zań przy jednoczesnym p am iętan iu poprzednio ustalonych fak tó w .
In n e specyficzne cechy sy stem u F LO P S to możliwość łączenia z p ro g ra m am i n ap isan y m i w innych językach (głów nie C), m ożliw ość p isa n ia reg u ł g en e ru jąc y ch nowe reg u ły oraz istn ien ie w spółbieżnej w e rsji FLO PS, em u lu ją ce j procesory w spółbieżne.
G oldW orks [9] je st ofero w an y przez firm ę Gold H ill na « k o m p u te ry w y k o rz y stu ją ce procesory 80286 i 80386. P a k ie t o b ejm u je podsystem w sp ó łp racy z użytkow nikiem p rzy w y k o rz y sta n iu te ch n ik i m enu, podsystem w sp ó łp ra
cy z językiem im p lem e n ta cji (Golden Com m on L IS P ) oraz zapew nia m ożliw ość in te g ra c ji system u ekspertow ego
I n f o r m a t y k a n r 4, 19SS
z dBASE III, L otus 1-2-3 oraz p ro g ra m am i i b ibliotekam i języka C. G oldW orks o feru je trz y m etody rep rez en ta cji wiedzy: ram y , reg u ły oraz o biekty i pro g ram o w an ie o biek
towe (ang. o bject o rien ted program m ing).
* * *
N arzędzia tw o rzen ia system ów ekspertow ych, ta k ie jak opisane w n iniejszym arty k u le , u m o żliw iają stosunkow o
C h a ra k te ry sty k a n a rz ę d z i tw o rz e n ia » y ite m ó w rk jip rrto w y c k
łatw e, szybkie i ta n ie opracow yw anie p rostych system ów ekspertow ych. Szczegółowe w ym ag an ia sta w ia n e k o n k re t
nem u narzędziu pow inny w y n ik ać z k la sy i w łaściw ości rozw iązyw anego problem u.
L istę c h a ra k te ry sty k narzędzi tw orzenia system ów e k s
pertow ych. w odniesieniu do trzech opisanych pakietów ,, przedstaw iono w poniższej tab eli. J a k w ynika z tego ze
staw ienia. system y EXSYS i M .l są znacznie b ard z iej ro z
budow ane i m a ją znacznie w ięcej m ożliw ości od system u ESIE. Spośród tych dwóch, łatw iejszy w uży tk o w an iu — dzięki w łasnem u edytorow i bazy wiedzy, ja k i w ielu f u n k cjom dostępnym bezpośrednio w postaci m enu — je st EXSYS. D odatkow o dysponuje on bogatszym i m ech a n izm a
m i w nioskow ania i um ożliw ia tw orzenie w iększych (pod w zględem liczby reguł) baz w iedzy. B rak d o k u m en tacji uniem ożliw ia dokonanie pełnego opisu m ożliw ości M .l, je d n a k w edług oceny [7] może on być zastosow any przede w szystkim do p ro jek to w a n ia pokazow ych system ów e k s
pertow ych. N atom iast EXSYS może być w y k o rz y sta n y — w edług dotychczasow ych dośw iadczeń a u to ra — do p r a k tycznej budow y m ałych system ów z bazą wiedzy.
L IT E R A T U R A
111 A m b r o z i a k J .: S y s t e m y e k s p e r t o w e , cz. 1 i 2. I n f o r m a t y k a , n r U —12, 1986 i 1, 1967
l2i U u c h a n a n B . G ., S h o r t l i f f e E . H .: R u l e - b a s e d E x p e r t S y s t e m s
— T h e M Y C IN E x p e r i m e n t s o f t h e S t a n f o r d H e u r i s t i c P r o g r a m m i n g P r o j e c t . A l d i s o n - W e s l e y , R e a d i n g (M A ), 1984
In) D 'A m b r o t i o B .: B u i l d i n g E x p e r t S y s t e m s w i t h M .l. B y t e , J u n e 1985
HI E S IE — T h e E x p e r t S y s t e m I n f e r e n c e E n g i n e . K n o w le d g e E n g i n e e r ’s M a n u a l. L i g h t w a v e C o n s u l t a n t s , A u g u s t 1985
|5 | E X S Y S . E x p e r t S y s t c c D e v e l o p c e n t P a c k a g e . E x s y s I n c ., 1985
¡6! G o ld J : D o it y o u r s e l f e x p e r t s y s t e m . C o m p u t e r D e c is io n , 14 J a n u a r y 1986
|TI H a r m o n P ., K in g D .: E x p e r t S y s t e m s . A r t i f i c i a l I n t e l l i g e n c e in B u s in e s s . J o h n W ile y & S o n s , N e w Y o r k , 1985
Is] J i m e n e z J ., K in g S .: G u r u . D a t a B a s e d A d v is o r , J u n e 1986
|9 | P C T e c h n i c a l J o u r n a l , V o l. 5, N o . 5, p . 49, M a y 1987 ( f ir m o w a u l o t k a r e k l a m o w a )
¡101 S i l l e r W ., T u c k e r D .: F L O P S U s e r 's M a n u a l V e r s i o n 1.2.
C a r r a w a y M e d ic a l C e n t e r , B i r m i n g h a m , 1986
111] S y s t e m y e k s p e r t o w e n a IB M P C . I n f o r m a t y k a , n r 6, 1987
|i 2 | T e llo E R .: G u r u . B y t e , A u g u s t 1936.
G ia ra k te ry s ty k a M .l EXSYS E S IE
R o d z a j p ro b le m u d ia g n o z a - p la n o w a n ie d ia g n o z a
R e p re z e n ta c ja w iedzy
p a r y : a tr y b u t - w a r t o ś ć r e g u ły : if- tlic n ,
if-tb e n -c l.se, re g u ły z m ie n n e , c z y n n ik i p e w n o śc i
r e g u ły : if- th e n , if-tb c n -c ls c , w a r to ś c i z m ie n n e , c z y n n ik i p e w n o śc i
if-lb e n -e ls c
R o d zaj w n io s- k o w ania
do ty łu d o p r z o d u
d o t y łu
do ty łu
W sp ó łp ra ca z u ż y tk o w n ik ie m
w y ju ś n ia n ic śle d z e n ie
e k ra n z m e n u w t r a k c ie k o n s u lta c ji
w y ja ś n ia n ie
E d y to r b a z y w iedzy
z e w n ę trz n y w e w n ę tr z n y z e w n ę trz n y
N iep ew n ość i p ra w d o p o d o bieństw o
ta k ta k n ic
W sp ó łp ra ca z
in n y m i ję z y k a m i t a k (C) ta k n ie
F u n k c je a ry tm e ty c z n e
lu k lu k n ie
G rafik a n ic n ie n ic
O kna w z a k r, ś le d ź , w n io sk . n ie n ie
Liczba re g u ł o k . 200 5000 100— 200
Ję z y k im p le m e n ta c ji
I* o Io g C P a s c a l
Cena (w d o la ra c h )
5000 395 w g u z n a n ia
Języki wysokiego poziomu do przetwarzania napisów ...
dokończenie ze s. 3 nie danych do obszaru roboczego itp. COM IT posiada
liczne m ożliw ości fo rm a to w an ia przy w czytyw aniu i d r u kowaniu.
Część reg u ły zw ana skokiem s te ru je kolejnością działań w program ie. S tero w an ie może być p rzek azan e do reg u ły opatrzonej nazw ą, w szczególności z pow rotem do te j sa mej, w celu pow tórnego jej zin terp reto w a n ia, do n a s tę p nej itd.
Pętle w aru n k o w e m ogą być pisan e na k ilk a sposobów.
Jedną z operacji w aru n k o w y ch je st dopasow yw anie lewej połowy, k tó re może się n ie spełniać. N a p rzykład, lew a połowa $10 n ie d aje się dopasow ać do obszaru roboczego z uprzednio o kreśloną za w arto ścią z pow odu n ie w y s ta r
czającej, m niejszej od dziesięciu, liczby składow ych w obszarze roboczym . Je śli lew a połow a nie zostaje dopaso
wana, to resz ta reg u ły nie podlega w y k onyw aniu i p o d e j
m uje się an alizow anie n a stę p n e j reguły.
W celu u ła tw ien ia p ro g ra m o w an ia p ętli dla skoków i od
pow iadających im nazw sto su je się sp ecjaln y zapis. P rz y j
muje się, że g w iazdka pełn i zastępczo rolę nazw y dla tych reguł, k tó ry ch nie opatrzono n az w am i w sposób jawny. G w iazdka um ieszczona w polu skoku sym bolizuje przekazanie ste ro w a n ia do n a stę p n e j reg u ły w kolejności (po w ykonaniu bieżącej reguły). U kośna k re sk a w polu skoku oznacza n a w ró t do w yk o n an ia bieżącej reg u ły . P rz y kładowo, n a s tę p u ją c a reg u ła może zostać użyta do u s u nięcia w szystkich w y stą p ień IF z obszaru roboczego:
* IF = /
Przejście do k o le jn ej reg u ły n a stą p i tu z chw ilą, gdy w a runek dopasow ania lew ej połow y do obszaru roboczego
nie spełni się. P ętle m ogą być także organizow ane za po
mocą obliczeń ary tm ety czn y ch dokonyw anych na liczbo
w ych w arto ściach w skaźników .
M echanizm zw any „sp ed y to rem ” (ang. d ispatcher) za w ia
du je w yborem a lte rn a ty w n y c h dróg w p rogram ie, p o słu g u jąc się w skaźnikam i logicznym i i ich zgodnością z n a zw am i reg u ł — w te n sposób dochodzi do in te rp re ta c ji tzw. podreguł. S p ed y to r może w y b iera ć je d n ą z k ilk u pod- reg u ł w sposób pseudolosow y. M ożliwość w y b o ru drogi w p rogram ie na zasadzie p rzy p a d k u je st p rz y d a tn a w ope
ra c ja c h podobnych do taso w an ia k a rt. Z kolei re g u ły sp i
sow e (ang. list rules) pozw alają n a w yszukiw anie a lte r n aty w w kolejności alfab ety czn ej. P rzyśpiesza to działanie p ro g ram u i pom aga przy przeg ląd an iu słow ników i so r
tow aniu.
A k tu a ln ą w ersją języka COM IT je st COM IT II, u k o ń czony w ro k u 1971. COM IT II posiada k ilk a now ych w ła ściwości, je d n a k w ersja o ry g in aln a je st z nim zgodna na zasadzie podzbioru. Istn ie je im p lem e n ta cja języ k a COM IT II dla k o m p u teró w IBM 360/370, niem niej, w chw ili obec
nej język COM IT w ychodzi z użycia.
T ł u m a c z y ł i o p r a c o w a ł :
ZDZISŁAW PLO SK I
L I T E R A T U R A
|l ) Y n g v e V. H .: T h e C O M IT S y s t e m f o r M e c h a n i c a l T r a n s l a t i o n . P r o c . I n t e r n . C o n f. o n I n f o r m a t i o n P r o c e s s i n g , 1959. R . O l d e n b o u r g , M u n ic h , 1960
(2l Y n g v e V . H .: C o m p u t e r P r o g r a m m i n g w i t h C O M IT I I . M IT P r e s s , C a m b r i d g e (M A ), 1972.
I n f o r m a t y k a n r i , 1988
5
ZBYSZKO KRÓLIKOWSKI Instytut Automatyki
Politechnika Poznańska
M ikrokom puterowe systemy zarządzania bazami danych
W n iniejszym a rty k u le przedstaw iono syntety czn ie p o d staw ow e m ik ro k o m p u tero w e system y za rządzania bazam i d anych oraz c h a ra k te ry sty k ę tend en cji, ja k ie a k tu a ln ie o b se rw u je się na ry n k u m ikro k o m p u tero w y ch system ów za rządzania bazam i danych.
W chw ili obecnej je st handlow o dostępnych około ISO różnych pak ietó w o kreślanych przez p ro d u cen tó w m ianem m ikro k o m p u tero w y ch system ów zarządzania bazam i d a n ych (MSZBD). J e s t to znaczny postęp w p o rów naniu do sy tu a c ji sprzed zaledw ie k ilk u la t. gdy dostępny był p r a k tycznie tylko je d en system za rządzania bazą danych dBase II (firm y A sthon-T ate). W chw ili obecnej do n a jb ard zie j po p u larn y ch MSZBD należą [4]: P S P :F ile/P F S :R ep o rt, C.I.P., Condor 3, R :base 4000, R :base 5000. R :base 6000, dB ase II. dB ase III. dB ase III Plus, K now ledgeM an, In - form ix-E S Q L /C , P rogress, U nify, R eflex, Tadpol, C ardbox II, A rchive, M icroRim , S m a rt D ata M anager, D elta, S u p e r- iile, D ataflex i in. Z decydow ana w iększość z w ym ienio
nych MSZBD p ra c u je pod k o n tro lą system ów o p e ra c y j
nych PC-DOS lub MS-DOS (lub k om patybilnych z nimi), przy czym jedynie dla k ilk u z tych system ów baz danych istn ieją w ersje p ra c u ją c e pod k o n tro lą innych system ów operacyjnych, a m ianow icie:
• dB ase II — pod k o n tro lą CP/M, CP/M8G.
• D elta — pod k o n tro lą CP/M. CP/M8C, MPM.
• C ardbox II — pod k o n tro lą CP/M.
• S u p erfile — pod k o n tro lą CP/M86. X enix, Unix,
• In fo rm ix — pod k o n tro lą X enix, U nix.
Istn ie je rów nież w iele MSZBD przeznaczonych dla k o n k re tn y c h typów m ik ro k o m p u teró w , d ysponujących specy
ficznym i system am i op eracy jn y m i. Z tej gru p y do n a jb a r dziej znanych M SZBD należą F ilevision i Helix, p rze zn a
czone do p rac y w system ie o p eracy jn y m A pple M acintosh.
C h a ra k te ry z u ją c dostępne handlow e MSZBD należy stw ierdzić, że tylko nieliczne z nich sp e łn ia ją wym ogi p ro fesjo n aln y ch użytkow ników . P o dstaw ow ą cechą zdecydo
w an e j większości MSZBD je s t to, iż za p ew n ia ją one do stęp do m ik ro k o m p u tero w e j bazy danych tylko jednem u użytkow nikow i, a w ięc obsłu g u ją środow isko jednozada- niow e. Co w ięcej, w iększość starszych system ów um ożli
w ia użytkow nikom p racę w yłącznie z pojedynczym p li
kiem danych. In n y m problem em je st k w estia języka m a n ip u la c ji d anym i (języka zapytań). MSZBD do sta rc za ją zw ykle specyficznych języków zap y tań (niekiedy jedynie w postaci zbiorów in stru k c ji), p ozw alających na m a n ip u low anie d anym i na n isk im poziomie. Z tego w zględu języki te znacznie o d biegają jakością od ta k ich znanych języków zapytań, ja k SQL (ang. S tru c tu re d Q uery L anguage) czy QBE (ang Q u ery by E xam ple).
P odsum ow ując, większość sp rzed aw an y ch obecnie m ik ro k o m puterow ych system ów zarząd zan ia bazą danych to sy stem y rek la m o w an e ja k o o p arte na rela cy jn y m m odelu danych. W rzeczyw istości je d n a k są to rac zej system y za rząd zan ia ą u a si-re la c y jn ą bazą danych, bow iem nie sp eł
n ia ją one podanych przez Codda [1] wymogów, o k re śla n ych jako m inim alne w łaściw ości rela cy jn e .
PRZEGLĄD MSZBD
Niżej zostaną k ró tk o sc h arak te ry z o w an e najciekaw sze i n ajp o p u larn ie jsz e w o sta tn ic h la tac h m ik ro k o m p u tero w e system y zarząd zan ia bazam i danych.
P fs:fiIe/P fs:rcp o rt
J e s t to system , w k tó ry m w d an ej chw ili czasu może być p rze tw arzan y ty lko jed en plik danych. Umożliwia w ykonyw anie w szystkich podstaw ow ych o p era cji n a bazie danych, tj. w prow adzanie i u su w an ie danych oraz ich ak tu aliza cję . Z aletą tego system u jest pro sty język zapy
ta ń ty p u QBE. S ystem stw a rz a użytkow nikow i możliwość operow ania re k o rd ą m i zm iennej długości. M a rozbudow a
ny, o w ielu m ożliw ościach, m echanizm d ru k o w a n ia ra p o r
tów o zaw arto ści bazy danych. In n ą zaletą tego system u je st m ożliwość w yszukiw ania in fo rm ac ji w edług słów k lu czowych, co p red y sp o n u je system do w ażnej klasy zasto
sow ań bibliograficznych. Indeksow anie rek o rd ó w w pliku danych je st w ykonyw ane w tym system ie autom atycznie (zawsze w edług pierw szego pola w rekordzie). W adą sy ste
m u P fs:file /P fs:re p o rt je st ograniczenie do p rac y z poje
dynczym plikiem danych oraz n isk a w ydajność system u dla plików danych pow yżej 180 KB.
C.I.P.
P odobnie ja k system om ów iony w yżej, C.I.P. (ang. Con- ce n tric In fo rm a tio n P rocessor) może w d an ej chw ili czasu pracow ać tylk o z jednym p likiem danych. Jego zaletą je st ciekaw ie rozbudow any system w spom agania użytkow n ik a — tzw. m enu. O perow anie w bazie danych zaczyna się od założenia słow nika danych, w k tó ry m d efin iu je się ty p y i a try b u ty . W system ie C.I.P. istn ieje m ożliw ość obli
czenia zaw artości pól danych n a podstaw ie innych pól.
W adą tego system u je st b ra k języka za p y ta ń — w yszuki
w anie rek o rd ó w z bazy danych odbyw a się na podstaw ie in stru k c ji oferow anych przez m enu.
Condor 3
W odróżnieniu od system ów om ów ionych powyżej.
Condor 3. um ożliw ia użytkow nikow i jednoczesną pracę z kilkom a plikam i. P ra c a rozpoczyna się od definiow ania nazw , typów i długości pól. S ystem C ondor 3 umożliwia w y k onyw anie w bazie danych podstaw ow ych o p era cji re lacyjnych, tj. selekcji, p ro jek c ji i połączenia. A ktualizacja danych w system ie Condor 3 może być d okonyw ana z wy
korzy stan iem m o n ito ra (kursorem ). P liki m ogą być indek
sow ane (jeden indeks na plik); indeksy m ogą być tw orzo
ne n a p odstaw ie kom binacji pól. M ocną stro n ą system u je st org an izacja i w y d ru k rap o rtó w . W adą system u jest słabo zorganizow ane i ubogie m enu. co w konsekw encji w ym aga od u żytkow nika p ełnej znajom ości poleceń sy
stem u.
R :basc 4000 i R :basc 5000
J e s t to jeden z n ajp o p u larn ie jsz y ch system ów zarządza
n ia m ik ro k o m p u tero w ą bazą danych. Z asadniczą zaletą sy
stem u R :base 4000 je st język za p y ta ń ty p u SOL. Ponadto, p ro g ram y przygotow ane przez u żytkow nika m ogą być kom pilow ane. W adą system u R :base 4000 je st b ra k możli
wości odzyskiw ania p rze strzen i na dysku po usunięciu pliku (reiacji) oraz stosunkow o słabo rozbudow any gene
ra to r rap o rtó w .
P ew ne niedogodności system u R :base 4000 zostały poprą- f w ionę w system ie R :base 5000, dia którego opracowano ! bardzo efe k ty w n e m echanizm y dostępu do danych (w tyra j rów nież dostęp do p lików przygotow anych przez system dB ase II) oraz m ożliwość m odyfikacji s tru k tu r y bazy da
nych za pom ocą pojedynczej in stru k c ji. Poza system am i
I n f o r m a t y k a n r 4, 1938
jednozadaniow ym i R :base 4000 i R :base 5000, na ry n k u dostępna je st w e rsja sy stem u zarząd zan ia w ielodostępną bazą danych R :base 6000.
W kontekście system ów R :base należy zw rócić uw agę na dodatkow y p a k ie t tzw. opro g ram o w an ia przyjaznego dla u żytkow nika (ang. u se r frie n d ly interface) o nazw ie Clout, opracow any przez firm ę S oft Sei. U m ożliw ia on realizację za p y ta ń w postaci poleceń w yrażonych w języ ku n a tu ra ln y m . P olecenia te są p oddaw ane tra n sla c ji na instrukcje języka za p y ta ń odnoszące się do bazy danych R:base. N owa w e rsja p a k ie tu C lout um ożliw ia rów nież do
stęp do plików danych przygotow anych przez inne MSZBD, a m ianow icie: dB ase II, P F S :F ile i L otus 1-2-3.
Reflex
Je st to system zarząd zan ia bazą danych z pak ietem g r a ficznym, um ożliw iającym użytkow nikow i prezentow anie danych w różnej postaci. J e s t to system przeznaczony dla użytkowników dokonujących częstych staty sty czn y ch a n a liz danych. S ystem te n c h a ra k te ry z u je się p ro sto tą gen e
rowania ra p o rtó w i w ykresów ilu stru ją c y c h analizę d a nych. W ym aga dużej pam ięci (384 KB).
Tadpole
Podobnie ja k system Reflex, T adpole je st system em za
rządzania an ality czn ą bazą danych. Z apew nia szerokie możliwości z zak resu analizy staty sty czn ej, w tym : obli
czanie odchylenia standardow ego, re g re sji i k o relacji linio
wej. w yszukiw anie m ak sim u m i m inim um , te st S tu d en ta, analizę częstości w y stą p ień (na diagram ach).
UefSys
Jest to system przeznaczony do o rganizacji i p rzechow y
wania danych bibliograficznych. D aje m ożliwość a k tu a liz a cji, w yszukiw ania i d ru k o w a n ia ra p o rtó w o danych biblio
graficznych. W system ie R efSys u żytkow nik m a możliwość indeksow ania plików danych w edług nazw isk autorów i tytułów prac. S ystem d aje m ożliwość d ru k o w a n ia listy w ybranych pozycji literatu ro w y ch , uporządkow anych a lfa betycznie.
Inne system y
System C a rdbox II je st tan im , m ałym system em za rz ą dzania bazą danych przeznaczonym dla początkujących użytkowników. Do g ru p y system ów stosunkow o tanich, lecz m ających duże m ożliw ości fu n k cjo n a ln e m ożna także zaliczyć system y A chive, M icroRim , T he S m a rt, D ata M anager. O dnośnie tego ostatniego system u w a rto w spom nieć o zastosow anej technice o kienkow ania p rzy p re z e n ta cji danych.
SYSTEMY dB ase
Poniżej om ów iono n ajp o p u larn ie jsz e w o sta tn ic h latach systemy zarząd zan ia bazam i danych dB ase II i dBase III.
dBase II
W gru p ie system ów zarząd zan ia baz danych p racu jący ch pod k o n tro lą system u operacyjnego CP/M zdecydow anie najw iększą popu larn o ścią w o sta tn ic h latach cieszył się system dB ase II. U m ożliw ia on użytkow nikow i w ykony
wanie w p ro sty sposób w szystkich podstaw ow ych o peracji w bazie danych, ta k ich ja k za k ład an ie bazy danych, aktualizację i usuw anie danych, podstaw ow e op eracje r e lacyjne i kopiow anie plików danych. W adą tego system u w opinii użytkow ników je st diugi czas re a k c ji system u przy w ykonyw aniu o p era cji so rto w an ia i indeksow ania p li
ków danych.
KnowledgeM an
Możliwości i obsługa system u zarządzania bazą danych KnowledgeM an są bardzo podobne ja k w system ie dBase II. Jednakże w K now ledgeM an usu n ięto szereg istotnych ograniczeń system u dB ase II. Z p u n k tu w idzenia u ży tk o w ników n ajisto tn iejszy m i ograniczeniam i w dB ase II są:
stosunkowo m a ła liczba pól w rek o rd zie oraz możliwość działania tylko n a dw óch plikach danych jednocześnie. S y
stem K now ledgeM an jest w yposażony w język zapytań t.vpu SQL, jed n ak że w opinii użytkow ników je st on m ało efektyw ny. K o n ta k t u ży tk o w n ik a z bazą danych w y d aje się być łatw iejszy w sy stem ie dB ase II. Rów nież m ody
I n f o r m a t y k a n r i . 19F8
fik acja s tru k tu ry bazy danych w system ie K now ledgeM an je st tru d n ie jsza niż w system ie dB ase II.
dBase III i dB ase III P lus
S ystem y dB ase III i dB ase III P lus są w chw ili obec
nej uw ażane za swego ro d zaju sta n d a rd w k lasie m ik ro k om puterow ych system ów zarząd zan ia bazam i danych. Ich duże m ożliwości ek sp lo atacy jn e oraz ogrom na popularność w śród użytkow ników , sk ła n ia ją ku tem u, by p o trak to w a ć te system y nieco szerzej.
S ystem za rządzania bazą danych dB ase 111 [3], następca dBase Ii. je st przeznaczony dla użytkow ników IBM PC/X T lub innych k o m patybilnych z nim m ik ro k o m p u teró w 16-bi- tow ych. J e s t n ap isan y w języku C, w ym aga pam ięci ope
ra c y jn e j — 256 KB. W dB ase III w ejście do system u je st m ożliw e za pom ocą dw óch fu n k c ji pom ocniczych H ELP i A SSIST F u n k c ja H ELP um ożliw ia uzyskanie ob jaśn ień dotyczących w yw oływ anych poleceń lub fu n k cji. F u n k cja A SSIST pokazuje możliwości p rze tw a rz a n ia bazy danych.
W p o rów naniu z dB ase II, system dB ase 111 m a znacznie w iększe m ożliwości dotyczące za k ła d an ia plików danych (do 2D plików) oraz jednoczesnego operow ania plik am i (do 10 plików może być jednocześnie o tw arty c h w dB ase III.
a w dBase II tylko 2 pliki). Je d e n plik danych może z a w ierać m iliard rek o rd ó w (w dB ase II — 65 535 rekordów ) 0 długości 4000 znaków (w dB ase II — 1000 znaków ). R e
kord może za w ierać 128 pól (w dB ase II — 32). W dBase III może w ystępow ać pięć rodzajów pól: znakow e (m aksy
m aln ie 254 znaki), num eryczne, logiczne, pole d aty i pole MEMO. D\va o sta tn ie pola są now ością w p o rów naniu z dB ase II. Pole MEMO um ożliw ia utw o rzen ie w ew n ątrz pliku danych pola tekstow ego o długości 4000 znaków . J e s t ono przechow yw ane w osobnym plik u i może być p rze tw arzan e osobno przez ed y to r tek stu . S ystem dB ase III pozw ala na u trzy m y w an ie dodatkow ych 25(5 zm iennych (tzw. m em ory variables). Na tych zm iennych m ogą być w ykonyw ane op eracje m atem aty czn e ( + , —, /. -H, EXP, LOG, ROUND. SORT). Z m ienne tc m ogą przyjm ow ać po stać łańcuchów . Ł ańcuchy m ożna łączyć ze sobą.
N ow ością w stosunku do dB ase II je st polecenie RUN (w yw oływ anie program ów zew nętrznych) oraz SET P R O CEDURE TO — d ając e m ożliwość zam iany pro g ram ó w ze
w n ętrzn y ch na pro ced u ry W p orów naniu z dB ase II znacznie pow iększono możliwości i popraw iono p a ra m e try ek sp lo atacy jn e operacji so rto w an ia i indeksow ania. System dBase III um ożliw ia w ykonyw anie w pro sty i p rze jrz y sty sposób n astęp u jący c h operacji:
• zakład an ie plików (CREATE),
• w yszukiw anie danych (DISPLAY, LIST, BROWSE.
FIND), w tym p rzeszukiw anie w edług zadanych w artości pola znakowego,
• usuw anie i p o p raw ia n ie danych (EDIT. DELETE),
• dodaw anie now ych rek o rd ó w (APPEND. BROWSE),
• w ykonyw anie o peracji relacy jn y ch : selekcji (DISPLAY...
...FOR), pro jek cji (BROWSE FIELD S (--- )). połączenia dw u re la cji (rów nież w kom binacji z o p era cją p ro jek c ji 1 selekcji),
O so rto w an ie (SORT) i indeksow anie p lików (INDEX ON), także w edług k om binacji znaków i liczb,
• kopiow anie i kom binow anie plików , także z m ożliw ością w ykonyw ania o p era cji p ro jek c ji i selekcji,
• autom atyczne w ykonyw anie kilk u poleceń na plikach (DO, IF..ELSE. DO WHILE),
• obliczanie w artości śred n ie j i sum y z pól n u m e ry c z
nych, zliczanie rekordów spełn iający ch dane w aru n k i,
• tw orzenie rap o rtó w o zaw artości pól,
• n ag ry w an ie przebiegu sesji.
W ersja system u oznaczona dB ase III P lus [2, 6] zaw iera pew ne dodatkow e fu n k cje w spom agające w szerszym za
kresie w ykonyw ania obliczeń staty sty czn y ch i finansow ych.
S ystem zarząd zan ia bazą danych dB ase III P lus um ożli
w ia pracę z b azą danych w ielu użytkow nikom (rys.), k tó rych stanow iska są połączone lokalną siecią k o m p u te ro w ą IBM PC N etw ork lub Novell N etw ork (z system em ope
rac y jn y m PC DOS w e rsja 3.1 lub następne).
W tab eli 1 zestaw iono p a ra m e try techniczne i e k s p lo a ta cyjne n iektórych spośród om ów ionych system ów zarząd z a
nia bazam i danych. W tabelach 2 i 3 zestaw iono, n a za
sadzie poró w n an ia z system em dB ase II, m ożliwości te ch niczne i n iek tó re p a ra m e try ek sp lo atacy jn e system u z a rząd zan ia bazą danych dB ase III.
