Камерон Хьюз - Параллельное и распределенное программирование на С++

§ 12:1 Дедукция, индукция и абдукция

Дедукция, индукция и абдукция — это процессы, используе м ые для того, чтобы сделать вывод на основании набора утверждений или коллекции данных. Процесс дедукции позволяет механизму рассуждений прийти к заключению, оценив множество утверждений. Если эти утверждения (посылки) истинны, и механизм рассуждений следует соответствующим правилам генерирования вывода, то это дает основания утверждать, что непременно истинны и следствия, например:

Все фигуры с тре м я сторона м и являются треугольника м и.

Даннал фигура и м еет три стороны.

Эта фигура — треугольник. <���— Вывод получен по делукции.

Правила генерирования вывода — это руководящие принципы и ограничения, которые определяют, как механизм рассуждений может переходить от одного утверждения кдругому. Правила генерирования вывода определяют, когда утверждения логически эквивалентны, и условия, при которых одно утверждение может быть преобразовано в другое. Основные правила генерирования вывода приведены в конце этого раздела.

Процесс индукции позволяет механизму рассуждений делать вывод на основании множестваутверждений, являющихся фактами, например:

Вчера шел дождь.

Позавчера шел дождь.

Дождь шел всю прошлую неделю.

Завтра будет идти дождь. <���— Вывод получен по индукции.

Тогда как следствия, полученные в процессе дедукции объявляются непременно истинными (если правила генерирования вывода были применены корректно), то заключения, к которым приходят в процессе индукции, имеют лишь некоторую вероятность быть истинными. Насколько близко эта вероятность приближается к 100%, зависит от характера и контекста утверждений, а также данных, на которые они опираются.

Процесс абдукции позволяет механизму рассуждений сделать наиболее правдоподобный вывод на основе набора утверждений или данных, например, так. Предметы одежды обвиняемого были обнаружены на месте преступления. Межлу обвиняемым и покойником недавно произошел бурный конфликт. ДНК обвиняемого была обнаружена на месте преступления.

Обвиняемый виновен в свершении преступления. <���— Вывод получен по абдукции.

Делукция, индукция и абдукция — это три основных процесса логического мышления. Их роль в логике можно сравнить с ролью вычислений и арифметики в математике. Способность корректно переходить от посылок (утверждений, данных и фактов) кзаключениям является процессом, который мы называем рассуждением.

Основные правила генерирования вывода

Возникновение распределенных программ было вызвано практической необходимостью. Нетрудно представить, что существует некоторый ресурс, который нужен программе, но этот ресурс размещен на другом компьютере или в сети. Под такими ресурсами часто понимают базы данных, Web-серверы, серверы электронной почты, серверы приложений, принтеры и крупные запоминающие устройства. Подобными ресурсами обычно управляет часть ПО, именуемал сервером. Другал часть ПО, которой необходимо получить доступ к ресурсам, называется клиентом. Тот факт, что ресурсы и клиент расположены на рааличных компьютерах, приводит к необходимости использования распределенных архитектур. В большинстве случаев не имеет смысла объединять эти программы в одну большую и выполнять ее на одном компьютере и в едином адресном пространстве. Более того, существует множество программ, разработанных в различное время, разными разработчиками и для разных целей, но которые могут успешно использовать преимущества друг друга. Приложение, которое использовало эти программы, эволюционировало определенным образом и в итоге «заслужило звание» распределенного приложения. Поскольку эти программы отделены друг от друга, каждая из них должна иметь собственное адресное пространство и «свои» ресурсы. Когда эти программы используются для совместного решения задачи, они образуют распределенное приложение. Оказывается, что архитектура распределенной программы обнаружила высокую степень гибкости, что позволило применить ее к крупномасштабным приложениям. Во многих приложениях необходимость в распределенной архитектуре обнаруживается довольно поздно, «когда поезд уже ушел». Но если заранее идентифицировать такую необходимость, можно с успехом использовать соответствующие методы проектирования программного обеспечения. Если вы уже точно знаете, что вам нужно разрабатывать распределенное приложение, то следующий вопрос должен прозвучать так: «как именно оно должно быть распределено?». От ответа на этот вопрос будет зависеть, какую модель следует использовать в этом случае. Несмотря на существование множества различных моделей (равноправных узлов и типа «клиент/сервер»), в этой книге мы остановимся только надвух: мультиагентной архитектуре и архитектуре «классной доски».

Оба эти вида архитектуры м огут использовать преи м у щ ества агентов, поскольку агенты представ л яют собой са м одостаточные, автоно м ные и рациональные программные структуры. Рациональность агентов зак л ючается в том, что им известно их назначение. И обычные объекты имеют це л ь, но агенты «знают», какова эта цель. Идентификация наз н аче н ия каждого аспекта ПО — вполне естественный процесс. На этане проектирования нетрудно продумать цель отдельной части ПО, и поэтому простейшая форма декомпозиции ПО состоит в том, чтобы назначить агенту его цель. Затем приходит черед понять, агентов какого класса лучше всего уполномочивать на выполнение той или иной работы. Поскольку агент— это единица модульности в агентно-ориентированной программе (agent-oriented program — АОР), то проблема распределения сводится к поиску средств взаимодействия множества агентов. Процесс проектирования исходного класса агента вбирает в себя все то, что необходимо для идентификации отдельных составных частей распределенной программы. Справившись с созданием агентов как действительно рациональных объектов, мы сможем воспользоваться преимуществами CORBA-спецификации для разработки действительно распределенных мультиагентных систем. CORBA скрадывает сложность распределенного программирования и взаимодействия посредством сетей (intranet Hlnternet). Обзор средств распределенного программирования с использованием CORBA-сиецификации приведен в главе 8. Поскольку агенты являются объектами, этот обзор CORBA-средств имеет силу и для агентов. В главе 6 рассмотрена система PVM (Parallel Virtual Machine — параллельнал виртуальная машина). Систему PVM также можно использовать для значительного упрощения взаимодействия между агентами, существующими в различных процессах или на разных компьютерах. Агенты можно реализовать как CORBA-объекты, либо их можно назначить отдельным PVM-процессам. В обоих случалх взаимодействие агентов упрощается в значительной степени. Если в одном приложении задействовано несколько агентов, то такое приложение представляет собой мультиагентную систему. Если агенты расположены на одном компьютере, то для взаимодействия между собой они могут использовать CORBA-, PVM- или MPI-средства (Message Passing Interface). Агенты в различных процессах также могут использовать такие традиционные методы межпроцессного взаимодействия (IPC), как FIFO-структуры, разделяемую память и каналы. В распределенном программировании есть три основные проблемы.