РОЗДІЛ 2
МАТЕМАТИЧНІ МОДЕЛІ ТЕСТОВОГО ДІАГНОСТУВАННЯ ЦИФРОВИХ ПРИСТРОЇВ НА БАЗІ ШТУЧНИХ НЕЙРОННИХ МЕРЕЖ
2.1. Розроблення математичної моделі тестового діагностування цифрових пристроїв з використанням умовних алгоритмів на базі штучних нейронних мереж
2.1.1. Визначення основних принципів математичного моделювання діагностування в процесі виконання умовних алгоритмів
Однією з найважливіших задач, які виникають в ході дослідження технічних процесів з метою підвищення їх ефективності, є створення математичної моделі предмету дослідження, яка має здатність відображати його характерні властивості. Від здатності математичної моделі адекватно відображати важливі для вирішення поставленої задачі складові досліджуваного процесу значною мірою залежить можливість ефективного вирішення цієї задачі.
Оскільки предметом дослідження в даній задачі є процес реалізації умовних алгоритмів тестового діагностування цифрових пристроїв, математична модель, що розробляється, повинна мати здатність відображати характерні особливості цього процесу.
Узагальнено тестове діагностування цифрового пристрою може розглядатися як процес взаємодії технічних засобів діагностування та ОД з метою визначення технічного стану останнього. Виходячи з цього, можна зробити висновок, що математична модель повинна враховувати особливості поведінки обох взаємодіючих в процесі діагностування елементів. Більш детальний аналіз дозволяє визначити такі основні фактори, які повинні враховуватися при розробці математичної моделі процесу тестового діагностування цифрових пристроїв, а саме:
- суттєві для реалізації діагностування технічні характеристики та особливості ОД, задача визначення стану яких покладається на використовувані технічні засоби;
- особливості технічних засобів тестового діагностування, які забезпечують надання останнім необхідних функційних можливостей;
- особливості взаємодії технічних засобів діагностування з ОД в процесі реалізації умовних алгоритмів тестового діагностування цифрових пристроїв.
З метою підвищення ефективності процесу виконання умовних алгоритмів тестового діагностування технічні засоби пропонується реалізувати на базі штучних нейронних мереж. При розробці математичної моделі це дозволяє конкретизувати задачу урахування особливостей технічних засобів діагностування цифрових пристроїв як задачу урахування особливостей функціювання ШНМ, що використовується в процесі тестування ОД. Відповідно, задача урахування особливостей взаємодії технічних засобів діагностування з ОД в процесі реалізації умовних алгоритмів тестового діагностування цифрових пристроїв може інтерпретуватися як задача урахування особливостей взаємодії ШНМ з ОД в зазначеному процесі.
На сьогоднішній день існує велика кількість математичних моделей, які використовуються для вирішення різноманітних задач технічної діагностики. До їх числа відносяться моделі вентильного рівня, моделі структурного рівня, алгоритмічні моделі, структурно-поведінкові моделі [52, 65] та інші. Як правило, такі математичні моделі розробляються для вирішення певних задач, які виникають в процесі діагностування цифрових пристроїв та систем (моделювання роботи ОД, формування тестових послідовностей для діагностування ОД, визначення еталонних значень відповідних реакцій ОД і т.д.). Це значною мірою обмежує ступінь універсальності зазначених моделей та ефективність їх використання при зміні підходу до вирішення задач технічної діагностики.
Детальний аналіз існуючих математичних моделей дозволяє дійти висновку, що властивості жодної з них не задовольняють перерахованим вимогам в питанні відображення особливостей процесу апаратної реалізації умовних алгоритмів тестового діагностування цифрових пристроїв на базі ШНМ. Це пояснюється наявністю істотних відмінностей між існуючими підходами до реалізації тестового діагностування цифрових пристроїв та запропонованим.
Відсутність математичної моделі, здатної адекватно відображати особливості запропонованої методики апаратної реалізації умовних алгоритмів тестового діагностування цифрових пристроїв на базі ШНМ, робить актуальною задачу її створення.
Перед тим, як перейти до подальшого аналізу, визначимось з основними положеннями, на яких будемо базуватися в ході розробки математичної моделі та при її практичному застосуванні.
До основних положень слід віднести наступні.
Положення 2.1. Математична модель розробляється для відображення особливостей процесу апаратної реалізації умовних алгоритмів тестового діагностування цифрових пристроїв технічними засобами, побудованими на базі ШНМ.
Положення 2.2. Метою створення математичної моделі є надання математичних засобів моделювання для підвищення ефективності процесу реалізації умовних алгоритмів тестового діагностування цифрових пристроїв за рахунок використання таких позитивних властивостей ШНМ як одночасна перевірка декількох умов та здатність узагальнювати вхідну інформацію для прийняття рішень в непередбачених при навчанні ситуаціях.
Положення 2.3. Всі початкові дані, необхідні в ході реалізації процесу діагностування ОД (опис умовного алгоритму діагностування, тестові послідовності для перевірки ОД, еталонні значення відповідних реакцій та інші), формуються попередньо за допомогою існуючих методів та методик вирішення відповідних задач з використанням властивого їм математичного апарату. Із зазначеного можна зробити висновок, що вирішення цих задач не є метою виконуваного дослідження і математична модель, яка розробляється, не повинна орієнтуватися на надання їй відповідних властивостей.
2.1.2. Визначення характеристик ОД, необхідних для відображення особливостей тестового діагностування
Одним з основних елементів, характеристики якого відіграють вирішальну роль при визначенні особливостей проходження процесу діагностування, є безпосередньо сам ОД.
В процесі діагностування ОД відіграє роль об'єкта дослідження. Головною метою реалізації діагностичних п