Парадигма развития науки (стр. 24 )

Примерами внутренних и промежуточных языков могут служить: язык представления графической и текстовой информации (ЯГТИ), языки графических метафайлов для хранения данных в архивах чертежей (графиков, диаграмм) и т. п.

Выходные языки исследования предназначены для представления результатов выполнения исследовательских процедур на ЭВМ, в том числе каких-либо рекомендаций, включая результаты исследования в форме, удовлетворяющей их дальнейшее применение.

Языки сопровождения и управления служат для непосредственного общения пользователя с ЭВМ в процессе решения задач. Эти языки, как правило, включают средства для корректировки и редактирования вход­ных данных и заданий на исследование и поэтому содержат элементы входных и выходных языков, а также язык диагностических сообщений о допущенных ошибках.

По связи с универсальными языками программирования будем различать автономные и расширяющие языки. Автономные языки имеют собственные грамматики, соответствующий транслятор и могут применяться незави­симо от других языков программирования. Расширяющие языки строятся на основе грамматики другого языка и являются его проблемно-ориенти­рованными дополнениями. Базой расширения чаще всего служат алгорит­мические языки ПЛ/1, С и др. Такой подход позволяет исполь­зовать в языках исследования все имеющиеся в базовом языке мощные средства обработки данных и упростить связь языков исследования с другими программными средствами системы, а также обеспечить в значи­тельной степени независимость языков исследования от типа используе­мой ЭВМ. К недостаткам расширяющих языков относится преимуществен­но их пакетный режим использования.

По оперативности языки будем разделять на диалоговые и пассивные. Диало­говые языки обеспечивают взаимодействие исследователя с ЭВМ на ос­нове взаимного обмена сообщениями в реальном масштабе времени. Это позволяет оперативно получать все промежуточные результаты и управлять процессом исследования на ЭВМ.

Пассивные языки позволяют зада­вать входные данные и последовательность исследовательских операций и проце­дур в виде некоторого символического описания с последующей трансля­цией этих описаний и выполнением в режиме пакетной обработки заданий.

По преимущественному способу представления информации будем выделять алфавитно-цифровые, графические, голосовые и смешанные языки исследования.

В алфавитно-цифровых (символических) языках описания задаются в виде строк символов или в виде таблиц.

В графических языках инфор­мация представляется в виде чертежей, графиков, схем, диаграмм и т. п. Для вывода информации в такой форме используют графопостроители, дисплеи, а для ввода — различные устройства кодирования гра­фической информации, алфавитно-циф­ровую и функциональную клавиатуры и др. При решении задач многих исследуемых проблемах для исследователей привычной является графическая форма представления информации, поэтому графические языки являются наиболее эффективными для АСНИ.

Разработка голосовых языков общения человека с ЭВМ основывается на использовании устройств распознавания и синтеза речи. Их применение в качестве языков управления совместно с другими способами представ­ления информации является перспективным направлением развития диало­говых языков исследования.

К языкам исследования предъявляют следующие основные требо­вания: эффективность, полноту, расширяемость, выразительность и проб­лемную ориентацию.

Эффективность языка подразумевает точность пере­дачи заданий пользователя и лаконичность записей.

Полнота языка пони­мается как возможность описания любых проблемных ситуаций, на исследование ко­торых ориентирована АСНИ, а также задания всех действий, имеющих отношение к цели исследования.

Расширяемость алфавита и синтаксиса языка должна обеспечить возможность развития языка в соответствии с развитием предметной области АСНИ.

Выразительность и проблемная ориентация должны обеспечить простоту изучения и использования языков исследователями-непрограммистами. С этой точки зрения языки исследования должны быть близкими к естественным по своим грамматикам, что обеспечивает простоту и минимальные затраты времени на их изучение.

21.2. Представление языков с помощью формальных грамматик

Искусственные языки лингвистического обеспечения АСНИ относятся к формальным языкам, которые определяются как множество цепочек в не­котором конечном алфавите.

Для задания описания формального языка необходимо указать его алфавит и формальную грамматику.

Алфавит представляет собой совокупность объектов, называемых сим­волами (или буквами), каждый из которых можно воспроизвести в неогра­ниченном количестве экземпляров.

Для языков исследования, которые в большинстве своем близки к естественным, а слова, словосочетания и графические образы являются простейшими элементами, термин «алфавит», принятый в теории формальных языков, можно отождествить с термином «словарь», который употребляется в лингвистике.

Формальная грамматика представляет собой систему правил для опи­сания множества конечных последовательностей символов. Конечные по­следовательности символов (цепочек), входящие в это множество, называют предложениями, а само множество — языком, который описывается этой формальной грамматикой.

В теории формальных языков правила формальных грамматик рас­сматриваются как продукции (правила вывода) — элементарные опера­ции, которые, будучи применены в определенной последовательности к исходной цепочке (аксиоме), порождают лишь правильные цепочки. Сама последовательность правил, использованных в процессе порождения не­которой цепочки, является ее выводом.

По способу задания правильных цепочек формальные грамматики раз­деляются на порождающие и распознающие.

К порождающим относятся грамматики, которые устанавливают правила построения любой правильной цепочки с указанием ее структуры так, что нельзя построить ни одной неправильной цепочки.

Распознающая грамматика позволяет установить, правильна ли произвольно выбранная цепочка, и если она правильна, выяснить ее строение.

Такое деление является несколько условным, так как любая распознающая грамматика по сути задает правила построения всех предложений.

Порождающей грамматикой или, кратко, грамматикой называется

упорядоченная четверка

G = (VT, VH, σ0, Р),

где VT = {a1, а2,....., ап} — основной терминальный алфавит;

VH — конечный вспомогательный (не­терминальный) алфавит;

σ0VH — начальный (нетерминальный) символ или аксиома;

Р = {иi→vi/i = 1, 2 ... k} — конечная система подста­новок (продукций), левые и правые части которых есть цепочки иivi, со­держащие символы основного VT и вспомогательного VH алфавитов, т. е. иi,viF(V), где F (V) — свободная полугруппа над объединенным алфа­витом V=(VTVH).

Символы основного алфавита VT являются элементарными единицами определяемого языка, а символы алфавита VH — метапеременными, кото­рые используются при выводе правильных цепочек. В естественных язы­ках метапеременным соответствуют грамматические классы: существитель­ное, глагол и т. п. Начальный символ σ0VH — метапеременная аксиома, из которой выводятся все правильные цепочки, например, в естественных языках такой аксиоме соответствует грамматический класс «предложение». Множество Р — грамматические правила определяемого языка. Язык, порождаемый грамматикой G, обозначают через L(G).

Задача описания языка состоит в определении множеств, составляющих его грамматику.

Множество терминальных символов VT в наибольшей степени отражает проблемную ориентацию языка исследования. Рациональное опре­деление множества VT путем включения в него привычных для исследователя понятий позволяет создать проблемно-ориентированную языковую среду, естественную для него как для специалиста.

В качестве начального нетерминального символа σ0 во входных язы­ках исследования чаще всего выбирают понятие «директива». Остальные нетерминальные символы определяют лексические классы (лексические переменные) входного языка. Например, для диалоговых языков можно определить следующее подмножество нетерминальных символов: ДМ — директива, Д — действие, ОД — объект действия, СД — способ действия, УД — условия действия, ЧД — число действий; УВВ — устройство вво­да; УВН — устройство вывода и т. д.

Решающее влияние на свойства языка, сложность порождения и рас­познавания цепочек оказывают правила подстановок множества Р. В за­висимости от правил подстановок, различают следующие четыре основных класса грамматик.

1. Грамматики непосредственных составляющих или контекстные грам­матики (НС-грамматики) с продукциями вида

и1ψи2→ и1zи2,

где и1 и и2 — произвольные (возможно, пустые) цепочки над VT VH; ψ — нетерминальный сивол, z—непустая цепочка над VT VH. Цепочки и1 и и2 называют соответственно левым и правым контекстами данной про­дукции.

Каждое правило вывода НС-грамматики указывает подстановку не­которой цепочки вместо нетерминального символа. Язык, порождаемый НС-грамматикой, называется НС-языком или контекстным языком.