Knowledge Based Software Techniques
Technical Report CS91/96

Jaan Penjam
Enn Tõugu
Ahto Kalja
Hele-Mai Haav
Mait Harf
Rein Lõugas
Monika Perkmann
Sergei Tupailo
Merik Meriste
Uno Kaljulaid
Andrus Järg
Vahur Kotkas
Kristi Uustalu
Rando Valt
Computer Science Department
Institute of Cybernetics, Estonian Academy of Sciences
Akadeemia tee 21
EE0026 TALLINN, ESTONIA
jaan@cs.ioc.ee
FAX: +372-2 52 73 00, Phone: +372-2 52 57 28
Tallinn
December 1996

Abstract:

Teadmuslikud tarkvarasüsteemid

Aruandes käsitletakse Küberneetika Instituudi tarkvaraosakonna ja temaga otseselt seotud TTÜ teoreetilise informaatika õppetooli ning Ülikoolide Informaatikakeskuse 1996.a. teadus- ja arendustegevust.

Tarkvaraosakonna üldine uurimistemaatika on teadmuslik tarkvaratehnika, s.o. intellektitehnika meetodid ja vahendid tarkvara projekteerimiseks ja realiseerimiseks. Uuringud hõlmavad formaalseid meetodeid, tarkvara automaatset konstrueerimist loogiliste spetsifikatsioonide alusel, intelligentseid tehnoloogilisi keskkondi ja visuaalset teadmuslikku programmeerimist, aga samuti rakendusprogrammide väljatöötamist, mis on seotud teadmiste esitamise keelte ja vahenditega ning automaatsete programmide koostamise meetodite edasiarendamisega.

Teoreetilised tulemused nähakse ette realiseerida eksperimentaalses programmeerimiskeskkonnas, mida on võimalik rakendada erinevate valdkondade probleemide lahendamisel. Uuringute tulemused on vahetult rakendatavad Eesti kõrgkoolides. Vaadeldava teema baasil viiakse TTÜs läbi rida kursusi. Rakendustena loodavad süsteemid (prototüübid) võivad osutuda kasutatavaks ka Eesti firmades. Võimalikeks rakendusteks on automaatprojekteerimise paketid ehituses, masinaehituses, andme- ja telefonisides, seires ja signaalitöötluses. Teema raamesse kuulub ka informaatikaalase kõrghariduse, teadus- ja arendustööde edendamine Ülikoolide Informaatikakeskuse (osalevad Tartu Ülikool ja Tallinna Tehnikaülikool) kaudu.

1996.a. tulemused hõlmavad järgmisi valdkondi.

• Teadmiste modelleerimine automaatprogrammeerimise keskkonnas, mille raames uuriti deduktiivse ja induktiivse programmide sünteesi meetodite erinevusi ja integreerimise võimalusi (J.Penjam, S.Tupailo) ning algoritmide kompositsioonilisi automaatmudeleid (J.Penjam, V.Vene, U.Kaljulaid, M.Meriste, T.Uustalu). Leitud atribuutautomaatide komponeerimise tehnika võimaldab arendada välja uusi programmide konstrueerimise ja verifitseerimise meetodeid.
• Objektide dünaamiline klassifitseerimine objekt-orienteeritud andmebaasides (H.-M.Haav) - koostati mudel reaalsete (ajas evolutsioneeruvate) objektide esitamiseks Galois' võrena, uuriti selle mudeli omadusi ning näidati tema kasutatavust objektide klassifitseerijana.
• Intellektitehnika rakendused, mis hõlmasid teadmustehniliste meetodite väljatöötamist masinaehituslikul projekteerimisel (A.Kalja), loomulike keelte töötlemisel (K.Uustalu) ja visuaalkujundite struktuursel tuvastamisel
  (A.Järg), mobiilside algoritmide modeleerimisel ja visualiseerimisel
  (V.Kotkas).
• Teadmussüsteemide interoperaablus ja moodulsus - koostöös Rootsi Kuningliku Tehnikaülikooli teadlastega uuriti teadmussüsteemide integreerimist erinevate operatsioonisüsteemide- ja programmeerimiskeskkondadesse (E.Tõugu, R.Valt). Uuriti ka teadmussüsteemide erinevaid arhitektuurilahendusi ning töötati välja ja realiseeriti teadmussüsteemi moodulmudel, mis võimaldab süsteemi töö käigus dünaamiliselt ümber konfigureerida (M.Harf, R.Valt). Loodud meetodid on realiseeritud programmeerimissüsteemi NUT arendamise käigus (M.Harf). Töö käigus oli muuhulgas vaja ringi projekteerida mitmeid seni kasutusel olnud teadmiste esitamise ja töötlemise meetodeid.

Tarkvaraosakonna arendustegevus infrastruktuuri, õppematerjalide, uute kursuste ja õpetamismeetodite arendamise vallas on suures osas kavandatud toetamaks akadeemia ja kõrgkooli integreerumise protsessi. Need tööd on läbi viidud eelkõige teoreetilise informaatika õppetooli ja Ülikoolide Informaatikakeskuse kaudu. 1996.a. on edasi arendatud arvutialase kõrghariduse elektroonset
(WWW-l baseeruvat) teabekeskust (M.Perkmann, R.Lõugas, V.Kotkas), kust võib leida infot haridustemaatiliste projektide, kodu- ja välismaiste kursuste ning loengumaterjalide kohta, arvutikasutuse õpetust ning ÜIK raamatukogu kataloogi. Eesti teaduse ja kõrghariduse tutvustamise eesmärgil viidi põhiliselt osakonna töötajate poolt 1996.a läbi Teine Rahvusvaheline Baltimaade Infosüsteemide ja Andmebaaside alane konverents ning Balti- ja Põhjamaade suvekool "Teadmustehnika rakendused inseneripraktikas". Oskonna töötajad on osalenud mitmete rahvusvaheliste projektide raames korraldatud nõupidamiste, kursuste ja seminaride korraldamisel.

• Contents
• Introduction
  • General Information
  • Specialization of the Software Department
  • Chair of Theoretical Informatics
  • IT & CS Education Development Centre for Estonian Universities (CIDEC)
• Research Activites in 1996
  • Integration of Deductive and Inductive Synthesis of Programs
    J.Penjam)
    • References of the Section
  • An Object Classification Method for OODB
    (H.-M.Haav)
  • Algebraic Theory of Automata
    • Compositions of Attributed Automata
      (V.Vene, M.Meriste, J.Penjam)
      • Primitive Attributed Automata
      • Basic composition operators
      • Properties of Composition Operators
      • Conclusions
    • Constructions on Automata
      (U. Kaljulaid)
  • Applications of AI Techniques
    • AI in Mechanical Engineering Design
      (A.Kalja)
    • Natural Language Processing
      (K.Uustalu)
    • Digital Image Interpretation (Visual Languages Implementation)
      (A.Järg)
  • Development of the NUT Programming System
    (Mait, Rando ja Närep)
    • Development of the NUT programming system
      (M.Harf)
      • Extension of the automatic program synthesis
      • Implementation of the large object memory in the NUT system
    • Interoperability of KB Systems
      (R.Valt)
  • List of Publications
  • Defences of Dissertations
  • Graduate Studies
    • PhD Students
    • Master students
  • Participation in International Co-operation Programmes
  • Lectures Given by the Staff Members
    • Lecture courses
    • Lectures, Conference and Seminare Talks
  • Membership in Scientific Organisations
  • Visiting
  • Other activities of the members of the Department
  • Organisation of Scientific conferences, Meetings, Schools
    • Tarkvaraosakonna sügisseminar Jäneda Õppe-ja Nõuandekeskuses 8. - 9. novembril 1996.a.
    • Second International Baltic Workshop on DB and IS
    • Nordic-Baltic Summer School
    • Graduate Students Winter School at Pühajärve
    • Tarkvaraosakonna seminarid 1996.a.
  • Development of Computer System of the Software Department
    • Hardware
    • Software
• Conclusions
• Overview of the Software Department
  • Personnel
• About this document ...