مساعد برمجيات قائم على المعرفة

كانت قواعد التحويل التي استخدمها نظام KBSA مختلفة عن القواعد التقليدية لأنظمة الخبراء. إذ كانت قواعد التحويل تُطابق لغات المواصفات والتنفيذ بدلاً من الحقائق الموجودة في العالم. وكان من الممكن تحديد التحويلات باستخدام الأنماط، والرموز البديلة، والتكرار على جانبي القاعدة. يُحدد التعبير الأيسر الأنماط في قاعدة المعرفة الحالية للبحث عنها. بينما يُحدد التعبير الأيمن نمطًا جديدًا لتحويل الجانب الأيسر إليه. على سبيل المثال، تحويل نوع بيانات نظري للمجموعات إلى كود باستخدام مكتبة مجموعات Ada. ^{[ 4 ]}

كان الهدف الأولي لقواعد التحويل هو تحسين المواصفات المنطقية عالية المستوى وتحويلها إلى شفرة برمجية مصممة جيدًا لمنصة برمجية وأجهزة محددة. وقد استُلهم هذا من الأعمال المبكرة في مجال إثبات النظريات والبرمجة الآلية. مع ذلك، طوّر باحثون في معهد علوم المعلومات (ISI) مفهوم تحويلات التطور . ^{[ 5 ]} فبدلًا من تحويل المواصفات إلى شفرة برمجية، كان الهدف من تحويل التطور هو أتمتة التغييرات النمطية المختلفة على مستوى المواصفات، على سبيل المثال، تطوير فئة أساسية جديدة من خلال استخلاص قدرات متنوعة من فئة موجودة يمكن مشاركتها بشكل أعم. وقد طُوّرت تحويلات التطور في نفس الوقت تقريبًا الذي ظهر فيه مجتمع أنماط البرمجيات، وتبادلت المجموعتان المفاهيم والتقنيات. وكانت تحويلات التطور في جوهرها ما يُعرف بإعادة هيكلة الشفرة في مجتمع أنماط البرمجيات الموجهة للكائنات. ^{[ 6 ]}

كان أحد المفاهيم الأساسية لمنهجية KBSA هو تمثيل جميع عناصر المشروع - المتطلبات، والمواصفات، والتحويلات، والتصاميم، والبرمجيات، ونماذج العمليات، وغيرها - ككائنات في مستودع معرفي . يصف التقرير الأصلي لـ KBSA ما كان يُسمى "لغة الطيف الواسع". تمثلت الحاجة في إطار عمل لتمثيل المعرفة يدعم دورة حياة المشروع بأكملها : المتطلبات، والمواصفات، والبرمجيات، بالإضافة إلى عملية تطوير البرمجيات نفسها. كان الهدف من التمثيل الأساسي لقاعدة المعرفة هو استخدام نفس إطار العمل، مع إمكانية إضافة طبقات مختلفة لدعم عروض وتطبيقات محددة.

طُوِّرت هذه الأطر المعرفية المبكرة بشكل أساسي من قِبَل شركتي ISI وKestrel بالاعتماد على بيئات Lisp و Lisp machine . ثم تحولت بيئة Kestrel لاحقًا إلى منتج تجاري يُسمى Refine، والذي طُوِّر ودُعم من قِبَل شركة منبثقة عن Kestrel تُدعى Reasoning Systems Incorporated.

أثبتت لغة وبيئة Refine أيضًا جدواها في حل مشكلة الهندسة العكسية للبرمجيات: أي أخذ الشيفرة البرمجية القديمة التي تُعدّ بالغة الأهمية للعمل ولكنها تفتقر إلى التوثيق المناسب، واستخدام أدوات لتحليلها وتحويلها إلى شكل أكثر قابلية للصيانة. ومع تزايد المخاوف بشأن مشكلة عام 2000، أصبحت الهندسة العكسية شاغلًا رئيسيًا للعديد من الشركات الأمريكية الكبرى، ومجالًا محوريًا لأبحاث جمعية علوم المعرفة (KBSA) في التسعينيات. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

كان هناك تفاعل كبير بين مجتمعات KBSA ومجتمعات لغة Frame والبرمجة كائنية التوجه . تم تنفيذ قواعد معارف KBSA المبكرة بلغات قائمة على الكائنات بدلاً من البرمجة كائنية التوجه . كانت الكائنات تُمثَّل كفئات وفئات فرعية، ولكن لم يكن من الممكن تعريف دوال على هذه الكائنات. في الإصدارات اللاحقة من KBSA، مثل عرض Andersen Consulting Concept Demo، تم توسيع لغة المواصفات لدعم تمرير الرسائل أيضًا.

اتبعت KBSA نهجًا مختلفًا عن أنظمة الخبراء التقليدية في حل المشكلات والتفاعل مع المستخدمين. ففي نظام الخبراء التقليدي، يجيب المستخدم على سلسلة من الأسئلة التفاعلية، ثم يقدم النظام الحل. أما في KBSA، فقد بقي المستخدم متحكمًا في العملية. وبينما سعت أنظمة الخبراء إلى حد ما إلى الاستغناء عن الخبير، سعى نظام المساعد الذكي في KBSA إلى إعادة ابتكار العملية باستخدام التكنولوجيا. وقد أدى ذلك إلى عدد من الابتكارات على مستوى واجهة المستخدم.

من الأمثلة على التعاون بين مجتمع البرمجة الكائنية وKBSA، بنية واجهات المستخدم الخاصة بـ KBSA. استخدمت أنظمة KBSA واجهة مستخدم بنمط MVC (نموذج-عرض-متحكم)، وهي فكرة مستوحاة من بيئات Smalltalk. ^{[ 9 ]} كانت بنية MVC ملائمة بشكل خاص لواجهة مستخدم KBSA، حيث تميزت بيئات KBSA بتعدد وجهات النظر غير المتجانسة لقاعدة المعرفة. قد يكون من المفيد النظر إلى نموذج ناشئ من منظور الكيانات والعلاقات، وتفاعلات الكائنات، وتسلسل الفئات، وتدفق البيانات، والعديد من وجهات النظر الأخرى الممكنة. سهّلت بنية MVC ذلك. في بنية MVC، كان النموذج الأساسي دائمًا هو قاعدة المعرفة، والتي كانت عبارة عن وصف نموذجي للغات المواصفات والتنفيذ. عندما يُجري المحلل تغييرًا ما عبر مخطط معين (مثل إضافة فئة إلى تسلسل الفئات)، يتم تطبيق هذا التغيير على مستوى النموذج الأساسي، ويتم تحديث جميع وجهات نظر النموذج تلقائيًا. ^{[ 10 ]}

من مزايا استخدام التحويل إمكانية تعديل العديد من جوانب المواصفات والتنفيذ دفعة واحدة. بالنسبة للنماذج الأولية الصغيرة، كانت المخططات الناتجة بسيطة بما يكفي بحيث تكفي خوارزميات التخطيط الأساسية مع الاعتماد على المستخدمين لتنظيف المخططات. مع ذلك، عندما يُعيد التحويل رسم النماذج جذريًا، والتي تحتوي على عشرات أو حتى مئات من العقد والروابط، يصبح التحديث المستمر لمختلف العروض مهمة بحد ذاتها. قام باحثون في شركة أندرسن للاستشارات بتوظيف أعمال من جامعة إلينوي في نظرية الرسوم البيانية لتحديث العروض المختلفة المرتبطة بقاعدة المعرفة تلقائيًا، ولإنشاء رسوم بيانية ذات تقاطع روابط محدود، مع مراعاة قيود التخطيط الخاصة بالمجال والمستخدم.

من المفاهيم الأخرى المستخدمة لتقديم المساعدة الذكية توليد النصوص تلقائيًا. بحثت دراسات مبكرة في معهد علوم المعلومات (ISI) جدوى استخلاص المواصفات الرسمية من نصوص اللغة الطبيعية غير الرسمية، وخلصت إلى أن هذا النهج غير عملي. فاللغة الطبيعية بطبيعتها غامضة للغاية بحيث لا تصلح كصيغة مناسبة لوصف نظام ما. مع ذلك، تبين أن توليد اللغة الطبيعية ممكن كوسيلة لإنشاء أوصاف نصية يمكن للمديرين والموظفين غير التقنيين قراءتها. وكان هذا جذابًا بشكل خاص للقوات الجوية، إذ يُلزمها القانون بإعداد تقارير متنوعة تصف النظام من وجهات نظر مختلفة. وقد أثبت باحثون في معهد علوم المعلومات، ولاحقًا في شركتي Cogentext وAndersen Consulting، جدوى هذا النهج باستخدام تقنياتهم الخاصة لإنشاء الوثائق المطلوبة بموجب عقودهم مع القوات الجوية. ^{[ 11 ]}