Διάσπαση εργασιών σε συστήματα κατανεμημένης επίλυσης προβλημάτων

Abstract

Η ανάπτυξη των μεθόδων της Τεχνολογίας Γνώσης και της Κατανεμημένης Επεξεργασίας, έφεραν στο προσκήνιο κατανεμημένα συστήματα αποτελούμενα από κόμβους (ή ειδικούς (agents)) με ιδιαίτερες ικανότητες στην εκτέλεση ορισμένων εργασιών. Οι κόμβοι αυτοί συνεργάζονται μεταξύ τους, ανταλάσσοντας γνώσεις και δεδομένα, με σκοπό την επίλυση σύνθετων προβλημάτων που δε μπορούν να επιλυθούν με τις διαθέσιμες γνώσεις ενός μόνο κόμβου. Ο επιστημονικός χώρος που ασχολείται με την επίτευξη συνεργασίας (cooperation) μεταξύ των ειδικών ενός κατανεμημένου συστήματος, με τέτοιο τρόπο ώστε αυτοί να συμπεριφέρονται σαν μια συντονισμένη ομάδα εμπείρων που ανταλάσσουν τις γνώσεις τους για την επίλυση ενός συγκεκριμένου προβλήματος, χωρίς να υπάρχει κάποιος κεντρικός έλεγχος ανάμεσα τους, ονομάζεται Κατανεμημένη Επίλυση Προβλημάτων (ΚΕΠ, Distributed Problem Solving). Τα συστήματα που λειτουργούν κάτω από τις αρχές της ΚΕΠ (ΣΚΕΠ), ολοκληρώνουν την επίλυση ενός προβλήματος σε τρεις φάσεις [SD81]: Στην πρώτη φάση το πρόβλημα διασπάται σε επιμέρους στοιχειώδη υποπροβλήματα που δεν μπορούν να διασπασθούν περισσότερο. Στη δεύτερη φάση οι κόμβοι συνεργάζονται ανταλλάσσοντας τις γνώσεις τους για να επιλύσουν τα επιμέρους προβλήματα. Στην τελευταία φάση τα επιμέρους αποτελέσματα ανακοινώνονται και ολοκληρώνονται για να επιτευχθεί η επιθυμητή λύση. Στην πρώτη φάση λειτουργίας των ΣΚΕΠ, δηλαδή τη διαδικασία διάσπασης εργασιών, ζητείται απάντηση στο ερώτημα "ποιος κόμβος θα εκτελέσει ποια εργασία και πότε, έτσι ώστε να λυθεί ένα δοσμένο πρόβλημα;". Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η μελέτη της διαδικασίας διάσπασης εργασιών όταν αυτή αποσκοπεί στην ελαχιστοποίηση των πόρων που απαιτούνται για την επίλυση μιας σύνθετης εργασίας (ή ενός προβλήματος). Η προσπάθεια για επίτευξη συνεργασίας μεταξύ των κόμβων ενός ΣΚΕΠ - ενέργεια που γίνεται στη δεύτερη φάση - αντιμετωπίζει αρκετές δυσκολίες οι οποίες οφείλονται κυρίως στο ότι κάθε ένας από αυτούς διαθέτει γνώσεις που είναι αντιφατικές (ασυνεπείς, inconsistent) ή και ελλείπεις αναφορικά με τις γνώσεις, τους επιμέρους στόχους και γενικότερα την κατάσταση των υπόλοιπων ειδικών του συστήματος. Η ασυνέπεια των γνώσεων των ειδικών προξενεί τη διαφοροποίηση των απόψεων τους για τον τρόπο επίτευξης ενός κοινού στόχου, με αποτέλεσμα να υπάρχουν συγκρουόμενες απόψεις για το τι θα κάνει κάθε ένας ειδικός. Οι επιστήμονες θέλοντας να επινοήσουν μεθόδους για τη λύση των συγκρούσεων και την επίτευξη συγκερασμού μεταξύ των διαφορετικών απόψεων θεωρούν τα ΣΚΕΠ σαν κοινωνικά συστήματα (social systems) και μεταφέρουν αρκετές έννοιες από το χώρο των κοινωνικών επιστημών που βοηθούν στην υλοποίηση διάφορων στρατηγικών οργάνωσης και λειτουργίας τέτοιων συστημάτων. Η πλέον αντιπροσωπευτική θεώρηση της συμπεριφοράς των ΣΚΕΠ έγινε από τον C.Hewitt [1985] με τη διατύπωση της θεωρίας των Ανοικτών συστημάτων. Αντικείμενο της διατριβής αυτής είναι η μελέτη του προβλήματος της διάσπασης εργασιών και του θεωρητικού πλαισίου της προσέγγισης του C.Hewitt για την επίτευξη συγκερασμού των διαφορετικών απόψεων των μελών των Ανοικτών Συστημάτων. Η πρωτοτυπία και η συμβολή της διατριβής έγκειται στα εξής σημεία: Ι) Συγκρίνεται η προσέγγιση του C.Hewitt με τη θεώρηση του P.Checkland για τα Ευμετάβλητα Συστήματα (Soft Systems) [1981]. Αν και οι δύο θεωρίες προέρχονται από διαφορετικούς επιστημονικούς χώρους, (Τεχνητή Νοημοσύνη, Ανάλυση Συστημάτων) και διατυπώθηκαν ανεξάρτητα, ωστόσο υπάρχουν αρκετές ομοιότητες μεταξύ τους. Τα συμπεράσματα από τη σύγκριση των δύο προσεγγίσεων μπορούν να συνοψισθούν στα εξής: α) Και οι δύο προσεγγίσεις ασχολούνται με τη…