Zl；|缘第1s卷第1期小型微型计算机系统Vo1．1No．11994年1月MINI—MICR0SYSTEMS1an．．1994一＼’弋1一个基于面向对象方法的并行黑板系统的设计高维君苏士权(衷北大学计算机系沈阳110006)摘要本文论述7用面向对象的系统分析与设计方法和面向对象的编程技术构造大型、复杂的并行黑板实时控制系统的思想和方法。文章以四辊冷连轧机为对象给出7一个设计实例并给出7一个通用的实时控制并行黑板结构RTCB。贯穿全文的一个很重要的思想就是要致力于开发面向对象方法和黑板模型的替在的并行、并发特性及所构造系统的可扩充性和易维护性。关键词面向对象方法，黑板模型，并行处理．实时专家系统1智能控制与实时专家系统随着现代控制理论与技术的进一步发展，传统的自动控制方法已经越来越难以适应太规模、全方位的自动化生产的需要人工智能技术和面向对象方法等新技术在实时控制领域的应用已经势在必行，而传统的人工智能方法又受到了过程控制实际需求的挑战，存在着大量急需解决的问题，诸如；(1)知识表达。实际生产领域往往规模宏大，环境恶劣，不稳定因素很多。对这样复杂的对象和领域专家的一些模糊的经验进行抽象、概括和表达都将存在很多困难。(2)机器学习。复杂的环境和大量的不稳定因素也给知识的总结和时态知识的更新带来了麻烦。(3)浅层知识与深层知识的结合。在知识系统中实现经验知识和理论知识的有机结合是当今人工智能领域的一个难点。(4)基于不完全信息、模糊信息的推理。在实际控制领域往往有很多重要的参数无法测定，很多信息的获得无法满足实时的要求，很多经验知识无法明确地表述，这就需要实时专家系统具有缺省决策能力。C5)实时专家系统的运行速度、响应性、及时性、适应性等实时性能的提高。这四种性能对于一个支持实时问题求解的系统来说是最基本的。。RajendraDodhlawala等(1989)认为，解决人工智能技术在实时领域的应用问题的一个直接方法就在于面向实时性能以及灵活的知识处理软体结构。他们从响应性和及时性等实时性能的角度论述并给出了一个黑板系统RT-1，并对该系统傲了评价。RT一1是一个基于黑收镐日期：1903-07-2c)高维君，硬士研究生．研究方向为知识的并行处理．苏士杈．教授，曾研究最优控制计算机过程控村系坑．^机智能(最优)结合知识工程和实时^工智能等有关问题。l期高维君：一个基于面向对象方法的并行黑板系统的设计直接方法就在于面向实时性能以及灵活的知识处理软体结构。他们从响应性和及时性等宴耐性能的角度论述并给出了一个黑板系统RT一1，并对该系统做了评价。RT—l是一个基于黑板模型的小型、粗粒度的分布式系统。它在实时性能方面显示出了其优越性“。JamesRice(1989)指出Poligon系统的主要目的是为了消除在现有软、硬条件下黑板模型的串行限制，并在这方面作出了贡献。Rice认为已有的AI系统有很多在系统的易修改性和易调试性方面而不是在系统妁高实时性能方面花费了太多的精力。而本文在强调系统的实时性能的同时也强调系统的可扩充性和易维护性。这无论从软件工程的角度还是从实际应用的角度来说都是必要的。我们认为采用面向对象方法和黑板模型可以很自然地实现系统的高实时性以及易修改性、易调试性，这几个方面是相辅相成的，不需要通过牺牲某一方面性能来补偿另一方面性能。并且，面向对象方法还可以降低软件开发的各方面开销。这些观点后面还要进一步论述。本文将结合面向对象方法和黑板模型的特点，着重论述上面所提到的五个问题中的(1)、(4)、(5)的解决方法以及系统的易修改性、可扩充性问题。在系统设计过程中，对象的定义都采用C++中的类方法。系统设计的实际背景是东北大学轧钢实验室(国家重点开放实验室)的四辊冷连轧机。2面向对象方法与黑板系统黑板模型是现今人工智能界所普遍关注的一个焦点，而面向对象方法则是整个计算机界包括人工智能领域的一个热门话题面向对象方法和黑板模型的并行、并发优势，以及很多实时控制领域的分布式特点，为面向对象方法和黑板模型在实时控制领域的应用提供了条件。2．1面向对象方法面向对象的概念最早出现于Simula语言，在Smal!'；alk中得到了进一步发展。现在，面向对象的程序设计语言已经很多，面向对象的思想也日益完善。面向对象的程序设计方法学包括面向对象的系统分析与设计和面向对象的编程技术。用面向对象的系统分析方法来构造系统模型不仅可以改善软件的质量，而且可以缩短软件的开发周期，降低软件的开发与维护费用。而面向对象的编程技术则以其代码重用、信息隐蔽以及系统的易修改性、易移植性和可扩充性而引人注目。这些特点在构