Ekspertni sistemi u projektovanju računarskih mreža

Ekspertski sistem za projektovanje računarskih mreža (Expert Network Design – END) odražava znanje i veštine stručnjaka za specifične oblasti stečene i poboljšavane tokom višegodišnjeg iskustva.

END se koristi za projektovanje računarske mreže koja se sastoji od hardverskih platformi, aplikacija, baza podataka, korisničkih interfejsa itd. Ovaj sadržaj je namenjen pobudi interesovanja za oblast računarskih mreža i problematiku njihovog projektovanja i opisuje glavne korake koji se preduzimaju u rešavanju. END pripada ekspertnim sistemima veštačke inteligencije i uključuje tehnike koje se primenjuju na ovu vrstu inženjerskih problema.

Brzi rast u informatičkoj oblasti je pokazao da su računarske mreže već više od 20 godina veoma pogodne za razvoj ovakvog sistema usled ogromnog povećanja broja korisnika koji se povezuju na mrežu. Takvi korisnici se povezuju sa serverskim računarima velikih mogućnosti procesiranja korisničkih zahteva, uvećanih potreba za web aplikacijama koje treba da omoguće novi niz zahteva računarskim mrežama u smislu veće propusnosti, manjih kašnjenja i stalnih čekanja. Shodno opisanom, nije dovoljno da se dobije projekat računarske mreže koji će funkcionisati; računarska mreža je postala neizostavno područje za optimizaciju, kao i zadovoljenje parametara propusne moći sa istovremenim minimalnim mogućim troškovima.

Strukturiranje mreže, manje radnih stanica po fizičkom mrežnom segmentu i uspostavljanje servera su mere koje omogućavaju maksimalni propusni opseg i dostupnost po korisniku predložene strategije. Ove tehnike omogućavaju skaliranje širine propusnog opsega mreža i međusobno povezivanje manjim / ultra visokim brzinama i kao takve su osnova predloga END za optimalno korišćenje protoka mreže. Brzi razvoj hardvera i novih tehnologija kao i dostupnost velikog broja opreme računarske mreže sa različitim mogućnostima i različitim nivoima tehnologija proširuju oblast promenljivih u problemu projektovanja.

END po pravilu na početku prikazuje korisniku redosledne upite i zatim prima odzivne informacije od korisnika o karakteristikama backend baze podataka. Daljim upoređivanjem traženih i postojećih podataka u bazi znanja, END može zahtevati proširenje postojećih mogućnosti ili korigovanje korisničkih podataka.
Kao odgovor, ekspertni sistem „gradi” jedan predodređeni skup backend modela koji odgovara korisničkim informacijama. Radi smanjenja složenosti projekta mreže, END identifikuje dve ili više predefinisanih baza kompatibilnog tipa koje se mogu spojiti, da bi nakon toga prikazao upite i primljene informacije koje ukazuju na to da li je njihovo spajanje potrebno.

U daljem toku interaktivnog dijaloga sa korisnikom END prikazuje upite i primljene informacije o karakteristikama komponenti računarske mreže uključujući i posrednički server. Odgovor END-a je izgradnja skupa predefinisanih frontend modela koji odgovara primljenim informacijama. U daljem procesu END identiifikuje funkciju posredničkog servera koja se može izvršiti na backend platformi unutar backend modela. U tu svrhu END prikazuje upite i primljene informacije da bi se utvrdilo da li će funkcija biti izvršena na platformi backenda i nakon toga END ažurira model frontenda. Pre prikazivanja konačnog odgovora,

END pravi projekat mreže zasnovane na informacijama o povezivanju, modelu pozadine i ažuriranom modelu frontend servera koji se može izvršiti na backend platformi unutar backend modela na osnovu prikazanih upita i primljenih informacija o karakteristikama veza.

Arhitektura END i operacije unutar njega uprošćeno su prikazani na donjoj slici. END može predstavljati deo globalnog sistema za projektovanje računarskih mreža.

1. Faza konfiguracije

U ovoj fazi, END komunicira sa korisnikom posredstvom korisničkog interfejsa kako bi dobio opšti opis projekta mreže. Opis se dobija kroz grupu izvedbi koje izdaju hijerarhijska pitanja sa najvišeg nivoa mreže kao što su broj mrežnih lokacija, tip interkonektivnosti između različitih lokacija, prolazak po broju zgrada na svakoj lokaciji, broj spratova u svakoj zgradi itd., a završava se sa brojem radnih stanica i servera u odeljenjskim mrežama. Sistem koristi bazu znanja koja se sastoji od baze podataka, neophodne za pružanje stručnih saveta; niza tvrdnji o njima, informacija o određenim domenima, konfiguraciji mreže, karakteristikama saobraćaja i merama za određivanje pogodnosti primene različitih modela u svojoj bazi znanja, informacija o modeliranju, analizi i simulaciji uopšte. Odgovori korisnika na konfiguraciona pitanja i druga uputstva za projekat koriste se za pronalaženje rešenja mreže u postojećoj mašini za zaključivanje. Ova mašina za zaključivanje koristi heuristiku zasnovanu na nepravilnim pravilima IF-THEN formalizma. U slučaju pronalaženja višestrukih rešenja za određenu konfiguraciju korisnika, sistem stupa u interakciju sa korisnikom, u sesiji za poboljšanje rešenja, sa novim skupom pitanja, zavisno od prirode različito dobijenih rešenja, u svrhu filtriranja najprikladnijih rešenja za korisničko okruženje. Tehnologija i formiranje tehničkog projekta su zasnovani na neuronskoj mreži, podsistemu za akviziciju znanja i učenja koji koristi vremensku efikasnost učenja novih tehnologija u razvoju mreže, modernih tehnika projektovanja mreža i ažuriranih specifikacija postojećih tehnologija.

2. Faza preporučivanja rešenja

U ovoj fazi, ES izveštava korisnika o najboljim mogućim topologijama i kablovskim sistemima koji su najprikladniji za korisničku aplikaciju i okruženje svake mreže, LAN, MAN ili WAN, u pogledu pouzdanosti svakog ponuđenog rešenja. Na kraju sesije korisničke interakcije, grafički izgled svakog globalnog izvodljivog mrežnog rešenja se daje korisniku na GUI-u. Opciono, kompletna projektna rešenja su dostupna na korisnički zahtev sa obrazloženjem razloga za izbor odgovarajućeg rešenja.

3. Faza simulacije modela

U situaciji kada korisnik izabere da pokrene opciono rangiranje mrežne simulacije, END će generisati poseban model za svako izvedeno rešenje pomoću mrežnih simulacijskih paketa pomoću komunikacijski usmerenog simulacionog jezika, pokretati simulacije i izveštavati o rezultatima simulacije kao deo ES.

4. Faza analize rešenja

U ovoj fazi, analizator performansi prima rezultate simulacije iz prethodne faze; zajedno s globalnim mrežnim rešenjima iz faze #2, započinje klasifikaciju različitih rešenja s obzirom na njihov značaj po svakom izmerenom parametru učinka. END bi trebao biti projektovan tako da ima dva rešenja za rangiranje dobijenih podsistema:

a) Tehnički rang koji rangira rešenja u skladu sa izmerenim parametrima performansi.

b) Rangiranje stepena poverenja kojim se jednostavno rangiraju rešenja prema korisničkom stepenu poverenja shodno iskazanom zadovoljstvu osobinama rešenja. Sva rešenja sa stepenom poverenja manjim od unapred zadate vrednosti se u početku eliminišu kao izvodljiva rešenja. Sva druga rešenja su tehnički rangirana, dok su druga rešenja rangirana prema stepenu poverenja.

Izgled interaktivnog dijaloga korisnika i END-a je prikazan u donjoj tabeli.

Ekspert sistem END se pokazao vrlo uspešnim u formalizaciji praktičnih pravila koja koriste projektanti pri projektovanju mreže i formalizovanju logike rešavanja problema projektovanja mreže, tako da je uslov za određeno umrežavanje izbor najčešćih odgovarajućih rešenja. Korišćenje simulacionog paketa mreže u cilju simulacija i merenja performansi preporučenog projekta od strane ekspertnog sistema omogućava dobijanje veoma precizne procene mera koje treba predložiti za optimalni projekat mreže.

Pored toga, END nema bilo kakvu vrstu pristrasnosti, sve dok je mrežni model ispravno projektovan. Koristeći simulacijski paket ekspertnog sistema mogu se dobiti tačne procene za mnoge troškove/učinke, kao i indeksi učinka. END zasnovani na pravilima su odgovorni za procenu troškova, dok će simulacijski paket biti odgovoran za specifikaciju poboljšanja performansi. Korisnik koji koristi END za generisanje modela i simulacije mreže ne mora da ima bilo kakvo prethodno znanje o operacijama simulacionog paketa, a ne treba da bude ni stručnjak za projektovanje mreže. END generiše sve potrebne odgovore na grupu generalno postavljenih pitanja o zahtevima mreže. END obezbeđuje projekat mreže, opis projekta, razloge izbora, grafičke dijagrame projekta, simulaciju rada projekta, rezultate vektorske simulacije, pa čak i analizu rezultata.

Automatizacija procesa modeliranja mreža i generisanje simulacije doprinose značajnim uštedama vremena i troškova korisnika. Korisnik može izvršiti tehničko rangiranje odgovorima na upite o proceni svojstava END-a koji su zasnovani na pravilima da zaposleni biraju najbolje rešenje izborom metodologija optimizacije i dodatnih kriterijuma. Ubuduće treba uključiti pretrage za upotrebu ispravnog obrasca za određivanje radnog opterećenja i obima tokom simulacije rada mreže poboljšanim verzijama END-a, koje će biti zasnovane na korišćenju pravila, da bi se bolje procenile mogućnosti, pojednostavile tehnike evaluacije strukture mreže i aplikacija. Potrebno je proučiti izvodljivost implementacije podsistema za učenje stručnjaka da bi END omogućio transfer znanja i END bio nadograđen. Takođe, treba raditi na implementaciji adaptivnih/rekurzivnih simulacija u kojima je omogućeno praćenje simulacije i promene parametara koji će biti izvršeni u procesu simulacije sve dok se ne ispune specifični korisnički zahtevi za performansama.

Više o ovome:
https://dataquestuk.com/special/network-questionnaire

Autor: dr Nebojša Stefanović

Notion AI – AI za produktivnost
April 24, 2025

IBM Watson – AI za poslovne aplikacije
April 17, 2025

Adobe Sensei – AI u kreativnim industrijama
April 10, 2025

Synthesia – AI za video produkciju
April 3, 2025