A rendszerfejlesztés fázisai

A KADS modellezésének absztrakciós szintjei

A CommonKADS általános modellei

Az életciklus modell

Példa KADS alapú modellezésre

Linkek
 
 

Knowledge Analysis and Design System (Tudás elemző és tervező rendszer)

Egy módszertan a tudásalapú rendszerek fejlesztésére. A KADS –ban a modelleknek központi szerepe van. Fontos a jövőbeni rendszernek, a felhasználóinak, és a környezetének a modellezése, és annak finomítása.
 
 

Háttér

Egy ESPRIT által szponzorált 4 európai ország össefogásável megvalósult 8 éves fejlesztés eredménye.

1985-ben egy kis projektnek indult. Nagyban épített egy korábbi eredményre, amit az Amszterdami egyetemen valósított meg szakértelem modellezésével kapcsolatban [Wielinga 86] [Schreiber 86]. A lényege ennek a KADS-I –nek a szakértelem, ill tudás négyszintű modellje, és a legismertebb tulajdonsága egy kockázatra épülő spirális életciklus modell.

1990 – ben továbfejlesztették az ESPRIT-II keretében és ebből születtett a KADS-II, amiből a CommonKADS bontakozott ki.

A KADS hasonlít a hagyományos programfejlesztési módszertanokra, mivel szintén előír különféle fázisokat, állapotokat, eseményeket, aktivitásokat.
 
 

A rendszerfejlesztés fázisai:

A rendszertervezés összes állomását lefedi. A KADS által definiált fázisok a következőek:

• Analízis:

Az adott tudáalapú rendszer funkcionális követelményeinek a felmérése. Célok és problémák meghatározása.
Az eredmény a követelmények dokumentációja.
• Tervezés:

A terv leírásának a folyamata, ami 3 részből áll: funkcionális, viselkedési, és fizikai leírás. Ezen fázis eredménye egy olyan struktúra, ami már leírja a végső rendszerszerkezetet, de még implementációfüggetlen.
• Implementáció:

Kiválasztjuk az implementáció módját. Választhatunk egy hagyományos programnyelvet (ekkor az alapoktól nekünk kell felépíteni a dolgokat), egy fejlesztőkörnyezetet, amelyben már néhány dolog előre adott(komponensek, rutinok), illetve választhatunk egy kész keretprogramot egy alapvetően üres tudásbázissal.
• Installálás:

Ide tartozik a tesztelés is figyelembe véve a környezetet (felhaszn., operátor, adminisztrátor, más rendszerek)
• Használat:

Kezdet: A felhasználók megismertetése a rendszerrel
• Karbantartás:

Nem csak a tudásbázisnak, hanem a következtető rendszernek a karbantartását is jelenti, ha a felhasználó nem elégedett az eredményekkel.
• Tudásfinomítás:

Erre akkor van szükség, ha az analízis során a szakértői tudás túl költséges volt, vagy nem volt praktikus, vagy pedig ha teljesebbé akarjuk tenni a rendszert, egy kis plussz tudással.

A CommonKADS modellekkel, és technikákkal támogatja a fejlesztést. Sok modell-mintát nyújt, amiket a fejlesztés alatt kitölthetünk és finomíthatunk. A mintákhoz modell-állapotok vannak rendelve, amelyek a modell fejlesztésének a fordulópontjait jellemzik. A KADS nem egy receptet ad a tudásalapú rendszerek fejlesztésére, hanem a KADS csak

technikákat javasol, amelyeket az olvasó a saját igényeihez igazíthat. Azon tevékenységek definiálásával, amelyek egy bizonyos modellt egy állapotból egy másik állapotba juttatnak, a projekt menedzselés és a fejlesztés ugyanavval a mintahalmazzal dolgozik. A modellek kapcsolatban vannak egymással (hivatkozhatnak a másik modell objektumaira), és függhetnek is egymástól(amíg az egyik nem ért el egy bizonyos állapotot, addig a másik sem léphet tovább).

Különböző absztrakciós szintjei vannak a modellezésnek. Három szintet különböztetünk meg:

• Folyamat szint:

Process modell azonosítja a különböző feladatokat(taskokat), amelyek előfordulhatnak a domain-ben, az
adatfolyamokban, és tárolókban. Ezen a szinten modellezi a feladatok birtoklásának a hozzárendelését, és az adattárolóknak az ügynökökhöz való hozzárendelését.
• Rendszer szint:

Ezen a szinten az Együttműködési modell írja le részletesen a rendszer és a külső ügynökök kölcsönhatását, illetve hogy a belső ügynökök, azaz a rendszer komponensei hogyan hatnak egymásra.
(Megkülönböztethetünk Felhasználói feladat modellt, és Rendszer feladat modellt is)
• Szakértői szint:

Ehhez a szinthez a Szakértői modell, ami a rendszer szakértői szintjének leírását rétegekre osztja
(Ez a szint modellezi, hogy hogyan kezeli a rendszer a tudást):
- Domain layer:
Statikus tudás, ami leírja az elveket, kapcsolatokat és struktúrákat.
– Inference layer (következtetési réteg):
A domain layer annak a figyelembevételével van leírva, hogy különböző típusú következtetések lehetségesek.
- Task layer(feladat réteg):
A domainben a problémamegoldó tevékenység során, hogyan alkalmazzuk a tudást a legalsó két szinten.
– Strategic layer (Stratégiai réteg):
Egy terv végrehajtása során, hogyan válasszuk ki a problémák megoldására a megfelelő feladatokat.

KADS Gyengéi:

• Nehéz értelmezni illetve összekapcsolni a rétegek között
• Senki sem használja az összes réteget, mivel legtöbben a diagramokat használják, amik viszont nem elég kifjezőek..(nincs rekurzió)
• A KADS-vel fejlesztett rendszereknek nagy a dokumentációja és nehéz változtatni.

CommonKADS modellek:

• Szervezési modell:

A használó szervezet feltérképezése.
• Task model (feladat model):

Azon feladatok modellje, amelyeket a használó szervezetnek el kell végeznie( ahol fel lesz installálva).
A task model hatóköre:
Azokat a feladatokat tartalmazza, amelyek kapcsolatban vannak egy szervezetbeli funkció megvalósításával (azok a kommunikációs feladatok, amelyek a COmmonKADS-es megvalósítás miatt vannak ott nem részei ennek modellnek), és a feladatok az őket megvalósító ügynököktől függetlenül vannak leírva.
(Modell létrehozás: Adatfolyam diagram, ill ER-diagram (Entity-relationship, egyed-kapcsolat modell)
• Agent model (Ügynök modell)

Itt minden számottevő jellemzője le van írva azon ügynököknek, amelyek végrehajthatnak ill. végrehajtanak a feladat modell által azonosított feladatokat (az ügynökök problémamegoldó képességei a kiosztott feladatok megoldására, a szakértő modellben vannak modellezve összekapcsolva a szóban forgó ügynökkel)
Modell létrehozás: DFD, ER-diagram
• Expertise model (szakértelem modell):

A szakértő rendszer tudását írja le, amelyet felhasznál afeladatának végrehajtására. A különlegessége a CommonKADS modellnek az általános modellező könyvtár használata, például feladatspecifikus probléma megoldó módszerek, domain ontologies)
Egy szakértelem modell egy ügynökhöz tartozik, és azt írja le, hogy milyen képességei vannak egy ügynöknek
pontosabban a tudásalapú problémamegoldó képességeket írja le a modell.
Modell leírása: DML
• Communication model(Kommunikációs modell):

Az ügynökök kapcsolatát írja le a feladatuk végrehajtása során.
A kommunikációs modell a kommunikáló ügynökök szakértelmén, képességein alapuló kommunikációs elvet és mechanizmust ad. Technikák a modell létrehozására: State Transition Diagram (Állapotátmenet diagram), Jackson structure diagram
• Design model (Tervezési modell)

Leírja az architektúráját és a részletes működését az implementálandó rendszernek.(Az implementálást a KADS nem támogatja) A modell a végső tudásalapú rendszer technikai terve.

A rendszer létrehozása, az életciklus modell:

A KADS életciklusos megközelítést alkalmaz. Minden rendszer fejlesztése olyan ciklusokból áll, amelyek fázisokra oszlanak. Négy fázist különböztet meg, amelyeken belül nem kötelező lépések vannak.

Review (Áttekintés)

A célok meghatározása, a klienssel egyeztetett célok alapján. Eredmének meghatározása (konkrétan mit akarunk)

Lépések:

• Következő ciklus terve
• célok finomítása
• alternatív megközelítések generálása
• korlátozások meghatározása
• tarthatatlan megközelítések kidobása

A célok megvalósításának, az eredmének megvalósításának a kockázatát vizsgálja

Lépések:

• Kockázatok meghat. és dokumentálása
• Következő megközelítési lépés kiválasztása

Plan (Terv)

Az eredmények megvalósítása. Mivel aktivitások vannak definiálva, így erőforrásokat foglal le és meghatározza az időskálát. Az aktivitásokat végrehajtja. Meghatározza, hogy mikor felel meg a végeredmény a céloknak.

Monitor (Ellenőrzés)

Ellenőrzi, hogy az eredmények (termékek), megfelelnek-e a hozzájuk definiált kritériumoknak. Vagy elfogadás az eredmény vagy újrafeldolgozás.

A projekt managment központi szerepet kapott a módszertanban. A ciklusos felfogásból adódóan nagy szerepe van a projekt tervezésének. Az előbbiek alapján integrált minőség-ellenőrzés is van.

5 fő elv:

• projekt kockázatok és célok meghatározása
• a célok és kockázatok összekapcsolása a modell állapotokkal
• kockázatok között prioritások meghatározása
• tevékenységek (aktivitások) meghatározása, amelyek a megfelelő modell állapotokhoz vezetnek
• a tevékenységek végrehajtásához szükséges erőfeszítések mértékének becslése

Modell állapotának definíciója:

• Modell neve
• állapotváltozó
• a változó értéke
• szerep
• állapotfüggőségek
• minőségi mértékek

VITAL

Open KADS – tudás modellező eszköz

Common KADS Workbench

ML – KADS II project eredménye
 
 
 
 
 

Szakértelem modellezés KADS segítségével, példa

A KADS tudás modellje:
 
 
 
 

A stratégiák irányítják a feladatokat, amelyek felhasználják a következtetéseket, amelyek a rendszer tudását (domain knowledge) használják.
 
 
 
 

KADS módszertan alkalmazása Audio rendszer diagnosztizáló rendszerben.

Alapvetően a tudás egy bizonyos domainben objektumokba, és azokat manipuláló "process"-kbe csoportosítható.

A KADS modell úgy különbözteti meg ezeket, mint "control" és "domain theory" (theory – elképzelés, elmélet),

A "control" pedig "stratégiák"-ra, "feladatokra", és "következtetésekre" osztható.

Control tudás.( Irányító tudás):

Feladat dekompozíció:

Az audio rendszer fő feladatát systematic_diagnosis-nek hívják és az a feladata, hogy a felhasználóktól érkezett panaszok alapjána megtalálja a hibásan működő alrendszereket. Ezt a következőképpen teszi: Hipotéziseket generál, ez a hipotézishalmaz lesz a differential, majd minden egyes differential-beli hipotézishez tesztet generál. Ezt a két lépést addig ismétli, amíg egy olyan nem dekomponálható alrendszert talál, ami a hipotézisben várttól eltérő viselkedést mutat a hipotézis tesztelése során.

A levelekben vannak a primitív feladatok. Ezek összefüggéseinek a meghatározása a következő lépés.

( Findings – hozzávalók)

Task interdependencies ( Feladatok öszefüggései..)

Itt az a feladat, hogy meghatározzuk, hogy a levelekben levő primitív feladatoknak mi a ki- és a bemenete, illetve milyen objektumokat használnak, manipulálnak. Természetesen ez egy sorrendet is meghatározhat, ha az egyik kimenete a másik bemenete. Jelen feladat esetén az eredmény:

Feladat elosztás

Ez előbbiel után meg kell határozni azokat az ügynököket, akik felelősek az előzőekben meghatározott feladatok elvégzéséért. Itt kettő van a system és a user. De amíg a system alkalmazkodik a következtetési tudásbeli tudás forráshoz, addig a user feladatai átvivő feladatokként (transfer tasks) vannak osztályozva.

Eredmény:

Következtetési struktúra:

A következő lépés kapcsolatban van a primitív feladatok összefüggésével. Egy következtetési struktúrának a kialakítása a primitív fealadatok be- és kimenetein alapszik. A be- és kimeneteknek adott nevek tükrözik az információnak a következtetésben játszott szerepét: ők a következtetési tudás metaosztályai. A primitív feladatokat tudásforrásoknak feleltetjük meg. Az audio rendszer következtetési struktúrása a képen látható. A négyszögek a metaosztályok, és az ellipszisek a tudásforrások.
 
 

Linkek:
 

 Modelling Expertise using KADS and MODEL-ECS
 CommonKADS and KADS II at SICS
 CommonKADS
 KADS II
 KADS