Проблемная область электронных схем
Разработаем онтологию и базу знаний, которые позволят нам рассуждать об электронных схемах такого типа, как показано на рис. 8.2. Мы будем руководствоваться описанным семиэтапным процессом инженерии знаний.
Идентификация задания
С цифровыми схемами связано много заданий, требующих логического рассуждения. На самом высоком уровне требуется проанализировать функциональное назначение схемы. Например, действительно ли приведенная на рис. 8.2 схема выполняет сложение должным образом? Если на все входы подаются сигналы с высоким потенциалом, то каким является выход логического элемента А2? Интерес представляют также вопросы о структуре схемы. Например, каковыми являются все логические элементы, подключенные к первой входной клемме? Содержит ли эта схема петли обратной связи? В этом и состоят задания, рассматриваемые в данном разделе. Существуют также более детализированные уровни анализа, включая те, которые относятся к определению продолжительности задержек, площади схемы, потреблению энергии, стоимости производства и т.д. Для каждого из этих уровней могут потребоваться дополнительные знания.
Сбор относящихся к делу знаний
Что мы знаем о цифровых схемах? Для наших целей достаточно знать, что они состоят из проводов и логических элементов. Сигналы распространяются по проводам к входным клеммам логических элементов, а каждый логический элемент вырабатывает на выходной клемме сигнал, который распространяется по другому проводу. Чтобы определить, какими должны быть эти сигналы, нам необходимо знать, как логические элементы преобразуют свои входные сигналы. Существует четыре основных типа логических элементов: логические элементы AND, OR и XOR имеют две входные клеммы, а логический элемент NOT имеет одну входную клемму. Все логические элементы имеют одну выходную клемму. Схемы, как и логические элементы, имеют входные и выходные клеммы.
Для того чтобы рассуждать о функциональных назначениях и связях в электронной схеме, не нужно вести речь о самих проводах, о путях, по которым проложены провода, или о соединениях, в которых встречаются два провода. Играют роль только соединения между клеммами — можно утверждать, что одна выходная клемма соединена с другой, входной клеммой, не упоминая о том, что они фактически соединены проводами. В этой проблемной области имеется также множество других факторов, не имеющих отношения к нашему анализу, таких как размеры, форма, цвет или стоимость различных компонентов.
Если бы нашей целью было нечто иное, чем проверка проектов на уровне логических элементов, то онтология была бы другой. Например, если бы нас интересовала отладка неисправных электронных схем, то, по-видимому, целесообразно было бы включить в онтологию проводя, поскольку неисправный провод может исказить проходящий по нему сигнал. С другой стороны, для устранения ошибок синхронизации потребовалось бы включить в рассмотрение задержки логических элементов. А если бы мы были заинтересованы в проектировании продукта, который оказался бы прибыльным, то имели бы значение такие данные, как стоимость производства электронной схемы и ее быстродействие в сравнении с другими продуктами на рынке.