Геловани В.А., Башлыков А.А., Бритков В.Б., Вязилов Е.Д.

Интеллектуальные системы поддержки принятия решений в нештатных ситуациях с использованием информации о состоянии природной среды

URSS. 304 pp. (Russian). ISBN 5-8360-0298-3. Second-hand. Condition: 4+.

Hardcover

Журнал: Труды Института системного анализа РАН

Summary

В монографии рассмотрены методы разработки систем принятия решений, основанных на знаниях для использования в нештатных, нестандартных, чрезвычайных ситуациях.

Приводится классификация функциональных характеристик объектов управления с точки зрения формализации процессов приобретения знаний.

В книге используется междисциплинарный подход к созданию интеллектуальных систем поддержки принятия решений, позволяющий получить эффективные ...(More)методы для приложений в области сложных процессов, характеризующихся большими объемами анализируемой информации, плохо формализуемыми процедурами логического вывода для принятия решений и трудностью использования традиционных методов многокритериальной оптимизации.

Рассмотрены проблемы использования информации о состоянии природной среды при принятии решений в нештатных ситуациях на объектах народного хозяйства. Даны общие сведения об "оболочке" экспертной системы СПРИНТ. Представлен анализ систем поддержки принятия решений (СППР) в гидрометеорологии, экологии, атомной энергетике. Представлена методология разработки СППР. Представлены некоторые рекомендации по проектированию СППР.

Рассмотрены вопросы создания и включения в состав СППР оптимизационных, экономических и прогностических моделей создания картографических баз данных. Книга иллюстрирована конкретными примерами в виде компьютерных экранов, таблиц, фрагментов баз данных и знаний.

Vvedenie

Poslednie dostizheniya informatiki v oblasti telekommunikatsij, sistem, osnovannikh na znaniyakh (sistem iskusstvennogo intellekta -- ekspertnikh sistem), komp'yuternikh metodov prinyatiya reshenij postavili zadachu sozdaniya printsipial'no novikh sistem, pozvolyayuschikh integrirovat' opit prinyatiya reshenij i provedeniya meropriyatij v usloviyakh chrezvichajnikh situatsiyakh.

V monografii rassmotreni metodi razrabotki sistem prinyatiya reshenij, osnovannikh na znaniyakh, dlya ispol'zovaniya v neshtatnikh, nestandartnikh, chrezvichajnikh situatsiyakh. Dlya resheniya mnogikh nestandartnikh zadach trebuyutsya netraditsionnie metodi, ispol'zuyuschie kak formalizovannie metodi resheniya (matematicheskie), tak i neformalizovannie (metodi iskusstvennogo intellekta). V poslednie godi bili razrabotani khorosho obosnovannie metodologii prinyatiya reshenij. V oblasti formalizuemikh zadach razvivaetsya novoe napravlenie -- matematicheskaya teoriya riska i bezopasnosti. V oblasti plokhoformalizuemikh zadach aktivno razvivayutsya metodi iskusstvennogo intellekta, osnovannie na formalizatsii znanij. Razvitie etikh metodov na pervom etape bilo vo mnogom svyazano s sozdaniem meditsinskikh ekspertnikh sistem. V dannoj knige delaetsya popitka klassifikatsii funktsional'nikh kharakteristik ob'ektov upravleniya s tochki zreniya formalizatsii protsessov priobreteniya znanij.

Otlichitel'noj chertoj predlagaemoj avtorami metodologii yavlyaetsya mezhdistsiplinarnij podkhod k sozdaniyu intellektual'nikh sistem podderzhki prinyatiya reshenij, pozvolyayuschij poluchit' effektivnie metodi dlya prilozhenij v oblasti slozhnikh protsessov, kharakterizuyuschikhsya bol'shimi ob'emami analiziruemoj informatsii, plokho formalizuemimi protsedurami logicheskogo vivoda dlya prinyatiya reshenij i trudnost'yu ispol'zovaniya traditsionnikh metodov mnogokriterial'noj optimizatsii. Novim yavlyaetsya ispol'zovanie sistemnogo podkhoda k rassmatrivaemoj probleme, kotorij pozvolyaet razrabotat' metodi dlya tselogo klassa odnorodnikh zadach.

Takim obrazom, razrabativaemaya v dannom proekte metodologiya mozhet rassmatrivat'sya kak prodolzhenie usilij po sistemnoj integratsii komp'yuternikh produktov na novom sovremennom urovne. Avtori imeyut znachitel'nij stazh raboti v osnovnikh oblastyakh informatiki, svyazannikh s prinyatiem reshenij, obrabotkoj bol'shikh ob'emov plokho strukturirovannoj informatsii, metodami sozdaniya intellektual'nikh informatsionnikh sistem, issledovaniem protsessov prirodnoj sredi. Imi bil razrabotan ryad prikladnikh sistem v etikh oblastyakh. V monografii rassmatrivaetsya zadacha integratsii razlichnikh aspektov postroeniya sistem podderzhki prinyatiya reshenij v ryade predmetnikh oblastej.

V ISA RAN razrabativalis' nauchnie osnovi prinyatiya reshenij dlya zadach s bol'shimi ob'emami informatsii na primerakh issledovaniya problem izmenenij prirodnoj sredi. Razrabativaemaya metodologiya aprobirovalas' s pomosch'yu instrumental'noj sistemi SPRINT, ispol'zuyuschej metodi iskusstvennogo intellekta, sozdavaemoj TsNIIKA (Tsentral'nij nauchno-issledovatel'skij institut kompleksnoj avtomatizatsii) i ispol'zuemoj VNIIGMI-MTsD (Vserossijskij nauchno-issledovatel'skij institut gidro-meteorologicheskoj informatsii -- Mirovoj tsentr dannikh). V rezul'tate sozdavalis' demonstratsionnie i issledovatel'skie varianti sistem podderzhki prinyatiya reshenij dlya nekotorikh prikladnikh zadach.

Bol'shoe znachenie imeyut metodi sistemnoj integratsii, kotorie pozvolyayut ob'edinit' usiliya razrabotchikov razlichnikh sistem. Po-nastoyaschemu effektivnie sistemi voznikayut togda, kogda imeetsya vozmozhnost' integrirovat' dlya resheniya voznikayuschikh zadach podsistemi, sozdannie v raznoe vremya, razlichnimi spetsialistami, na raznoj programmnoj baze. V etom sluchae sozdayutsya sistemi, osnovannie na znaniyakh raznikh lyudej i raznikh nauchnikh distsiplin. Pri etom v rezul'tate primeneniya sistemnogo podkhoda voznikayut mezhdistsiplinarnie znaniya, i tak zhe, kak v traditsionnom nauchnom mire, voznikaet problema obschego ispol'zovaniya razlichnikh yazikov opisanij, otlichayuschikhsya metodov resheniya problem i t.p.

Oglavlenie

Predislovie
Vvedenie
1 Sistemi podderzhki prinyatiya reshenij v neshtatnikh situatsiyakh s ispol'zovaniem sovremennoj informatsionnoj tekhnologii
	1.1. Sovremennaya informatsionnaya tekhnologiya i prinyatie reshenij v chrezvichajnikh situatsiyakh
	1.2. Prinyatie reshenij v chrezvichajnikh situatsiyakh -- aktual'noe prilozhenie metodov informatiki
	1.3. Sistemnij podkhod k sozdaniyu sistem podderzhki prinyatiya reshenij
	1.4. Sovremennaya informatsionnaya tekhnologiya v zadachakh komp'yuternoj podderzhki prinyatiya reshenij
	1.5. Klassifikatsiya funktsional'nikh kharakteristik ob'ektov upravleniya s tochki zreniya formalizatsii protsessov priobreteniya znanij
	1.6. Arkhitektura telekommunikatsionnoj seti dlya prinyatiya reshenij
	1.7. Komp'yuternaya podderzhka prinyatiya kachestvennikh reshenij slozhnikh zadach s bol'shimi ob'emami informatsii
		1.7.1. Sistemi, osnovannie na znaniyakh, dlya podderzhki prinyatiya reshenij
		1.7.2. Informatsionnoe modelirovanie
		1.7.3. Razrabotka intellektual'nikh sredstv proektirovaniya informatsionnikh sistem
		1.7.4. Problemi integratsii raznorodnoj informatsii v bazakh znanij
		1.7.5. Paradigma funktsional'noj informatsii v protsessakh intellektual'nogo upravleniya i prinyatiya reshenij v chrezvichajnikh situatsiyakh
		1.7.6. Osnovnie podkhodi k obrabotke informatsii pri analize vneshtatnikh situatsij
		1.7.6.1. Problemi podderzhki i aktualizatsii dannikh v informatsionnikh sistemakh
		1.7.6.2. Problemi razrabotki informatsionnikh sistem
		1.7.6.3. Aktualizatsiya informatsii
		1.7.6.4. Optimal'nij ob'em statisticheskikh dannikh dlya matematicheskoj obrabotki
		1.7.6.5. Metodicheskie printsipi razrabotki SPPR dlya vneshtatnikh situatsij
2 Predstavlenie znanij v sistemakh podderzhki prinyatiya reshenij
	2.1. Problema predstavleniya znanij
		2.1.1. Osobennosti znanij
		2.1.2. Kontseptual'naya i ekstensional'naya sostavlyayuschie znanij
		2.1.3. Deklarativnie i protsedural'nie metodi predstavleniya znanij
		2.1.4. Sposobi opisaniya znanij
		2.1.4.1. Logicheskie modeli
		2.1.4.2. Setevie modeli
		2.1.4.3. Frejmovie modeli
		2.1.4.4. Produktsionnie modeli
	2.2. Modeli predstavleniya znanij v sistemakh podderzhki prinyatiya reshenij
		2.2.1. Logicheskaya model' predstavleniya znanij
		2.2.1.1. Opredelenie formal'noj sistemi
		2.2.1.2. Osnovnie ponyatiya ischisleniya predikatov pervogo poryadka
		2.2.1.3. Interpretatsiya logicheskikh formul
		2.2.1.4. Logicheskoe sledstvie
		2.2.1.5. Ischislenie predikatov kak formal'naya sistema
		2.2.1.6. Dostoinstva i nedostatki logiki predikatov pervogo poryadka kak modeli predstavleniya znanij
		2.2.2. Modeli predstavleniya znanij, osnovannie na apparate semanticheskikh setej
		2.2.2.1. Osnovnie ponyatiya, ispol'zuemie pri predstavlenii znanij s pomosch'yu semanticheskikh setej
		2.2.2.2. Osnovnie tipi svyazej ob'ektov semanticheskoj seti
		2.2.2.3. Realizatsiya zaprosa v semanticheskikh setyakh
		2.2.2.4. Model' semanticheskoj seti M. R. Kvilliana
		2.2.2.5. Model' semanticheskoj seti G. Khendriksa
		2.2.3. Blochnij kharakter semanticheskikh setej
		2.2.3.1. Dal'nejshee razvitie teorii semanticheskikh setej
	2.3. Produktsionnie modeli
		2.3.1. Osnovnie opredeleniya
		2.3.2. Klassifikatsiya yader produktsii
		2.3.3. Upravlenie sistemoj produktsij
		2.3.4. Otlichitel'nie osobennosti produktsionnikh sistem
3 Metodi poiska reshenij dlya dinamicheskikh baz znanij sistem podderzhki prinyatiya reshenij
	3.1. Postanovka problemi
	3.2. Formalizatsiya poiska resheniya
		3.2.1. Spetsifika sistem podderzhki prinyatiya reshenij
		3.2.2. Formalizatsiya zadachi prinyatiya reshenij
		3.2.3. Produktsionnaya sistema kak sredstvo utochneniya intuitivnogo ponyatiya algoritma i predstavleniya znanij
		3.2.4. Analiz produktsionnikh sistem
		3.2.4.1. Algoritmicheskij podkhod
		3.2.4.2. Dispozitsionnij podkhod
		3.2.4.3. Analiz rezul'tata. Svyaz' s zadachej prinyatiya reshenij
		3.2.4.4. Adaptiruemaya produktsionnaya model'
	3.3. Analiz sistem podderzhki prinyatiya reshenij, osnovannikh na znaniyakh
		3.3.1. Osnovnie trebovaniya, pred'yavlyaemie k sistemam
		3.3.2. Kharakteristiki i sravnitel'nij analiz obolochek sistem podderzhki prinyatiya reshenij, osnovannikh na znaniyakh
		3.3.2.1. Arkhitektura yadra sistem, osnovannikh na znaniyakh
		3.3.2.2. Baza znanij yadra SOZ
		3.3.2.3. Metodi poiska resheniya
		3.3.2.4. Osnovnie vozmozhnosti interfejsa s razrabotchikom SOZ i kriterii ego vibora
		3.3.2.5. Osnovnie vozmozhnosti interfejsa s konechnim pol'zovatelem SOZ i kriterii ego vibora
		3.3.2.6. Klassifikatsiya funktsional'nikh primenenij sistem podderzhki prinyatiya reshenij, osnovannikh na znaniyakh
		3.3.2.7. Klassifikatsiya suschestvuyuschikh obolochek sistem podderzhki prinyatiya reshenij, osnovannikh na znaniyakh, i ikh sravnitel'nij analiz
4 Instrumental'nie programmnie sredstva razrabotki sistem podderzhki prinyatiya reshenij
	4.1. Klassifikatsiya instrumental'nikh sredstv
	4.2. Obzor instrumental'nikh sredstv razrabotki SPPR
	4.3. Vozmozhnosti sistemi DIEKS po proektirovaniyu SPPR
	4.4. Blok priobreteniya znanij
		4.4.1. Elementi bazi znanij DIEKS
		4.4.2. Vizual'noe programmirovanie v DIEKS
		4.4.3. Mashina vivoda
		4.4.4. Planirovschik
		4.4.5. Simulyator (Sredstva modelirovaniya)
		4.4.6. Interfejs s ob'ektom upravleniya i vneshnim programmnim obespecheniem. Setevie prilozheniya DIEKS
	4.5. Obzor metodov analiza i strukturirovaniya potokov informatsii v cheloveko-mashinnikh sistemakh podderzhki prinyatiya reshenij
	4.6. Metodi optimizatsii predstavleniya informatsii v sistemakh podderzhki prinyatiya reshenij
		4.6.1. Interpretatsiya rezul'tatov
		4.6.2. Posledovatel'nost' analiza znachimosti
		4.6.3. Ustranenie izbitochnosti informatsii
		4.6.4. Viyavlenie vzaimosvyazannikh parametrov
	4.7. Struktura instrumental'noj sistemi SPRINT
	4.8. Model' prinyatiya reshenij v sisteme SPRINT
		4.8.1. Model' predstavleniya znanij
		4.8.2. Modifikatsiya MPR sistemi SPRINT
5 Sistemi podderzhki prinyatiya reshenij v oblasti prirodnoj sredi
	5.1. Bazi dannikh o sostoyanii prirodnoj sredi, neobkhodimie dlya prinyatiya reshenij
	5.2. Obzor suschestvuyuschikh sistem, ispol'zuemikh dlya podderzhki prinyatiya reshenij
	5.3. Kratkoe opisanie osobennostej predmetnoj oblasti
	5.4. Sistemnie osnovi ispol'zovaniya apparata ekspertnikh sistem
	5.5. Printsipi sozdaniya SPPR v gidrometeorologii
6 Tekhnologiya razrabotki ekspertnikh diagnosticheskikh sistem real'nogo vremeni dlya ekologicheski opasnikh ob'ektov (na primere AES)
	6.1. Analiz oblastej primeneniya ES RV i tekhnologij ikh razrabotki
		6.1.1. Obzor oblastej /primeneniya ES RV v energetike
		6.1.2. Obzor arkhitektur postroeniya ES RV v energetike
		6.1.3. Obzor tekhnologij razrabotki ES RV dlya SPPR
		6.1.4. Osnovnie trebovaniya i kharakteristiki ekspertnikh sistem real'nogo vremeni SPPR
	6.2. Razrabotka sprint-tekhnologii postroeniya SPPR RV
		6.2.1. Kontseptual'naya model' SPRINT-tekhnologii
		6.2.2. Organizatsiya BZ real'nogo vremeni kak sredstvo podderzhki kontseptual'noj modeli SPPR
		6.2.2.1. Produktsionnie pravila kak sredstvo opisaniya modelej znanij real'nogo vremeni
		6.2.2.2. Opisanie yazika postroeniya diagnosticheskikh modelej bazi znanij real'nogo vremeni
		6.2.2.3. Metod postroeniya ekspertnoj modeli znanij real'nogo vremeni v SPRINT-tekhnologii
		6.2.3. Printsipi otsenki pol'zovatel'skogo interfejsa informatsionnoj sistemi podderzhki prinyatiya reshenij real'nogo vremeni
		6.2.3.1. Analiz deyatel'nosti operatora energobloka
		6.2.3.2. Analiz deyatel'nosti operatora energobloka s VVER-1000
		6.2.4. Kontseptsiya operatorskogo interfejsa SPRINT-RV
		6.2.4.1. Zadachi operatorskogo interfejsa
		6.2.4.2. Kontseptsiya druzhestvennogo operatorskogo interfejsa
		6.2.5. Funktsii podderzhki prinyatiya reshenij v SPO SPRINT-RV
		6.2.5.1. Funktsii SPO SPRINT-RV dlya rezhima normal'noj ekspluatatsii
		6.2.5.2. Funktsii SPO SPRINT-RV dlya rezhima s narusheniyami normal'noj ekspluatatsii
		6.2.5.3. Funktsii SPO SPRINT-RV dlya rezhima proektnikh avarij
		6.2.5.4. Funktsii SPO SPRINT-RV dlya rezhima zaproektnikh avarij
		6.2.5.5. Funktsional'naya struktura SPO SPRINT-RV
		6.2.5.6. Arkhitektura protsessov podderzhki operatora
		6.2.6. Opisanie obschego algoritma podderzhki funktsionirovaniya SPRINT-tekhnologii
		6.2.6.1. Obobschennaya struktura algoritma podderzhki funktsionirovaniya SPRINT-tekhnologii
		6.2.6.2. Opisanie primeneniya SPRINT-tekhnologii
Zaklyuchenie
Literatura

About the author

Gelovani Viktor Archilovich, ISA RAN

Akademik RAN po Otdeleniyu nanotekhnologij i informatsionnikh tekhnologij. Avtor okolo 200 nauchnikh publikatsij po informatike, cheloveko-mashinnim modeliruyuschim sistemam, modelyam slozhnikh tekhnicheskikh i sotsial'no-ekonomicheskikh sistem i protsessov. Bolee 20 let zanimaetsya nauchno-issledovatel'skimi i opitno-konstruktorskimi rabotami v oblasti diffuzionnogo tsinkovaniya dlinnomernikh metallicheskikh izdelij, prezhde vsego trub neftyanogo sortamenta, ekspluatiruemikh v usloviyakh agressivnikh korrozionnikh sred. Yavlyaetsya osnovatelem kompanii, raspolagayuschej na segodnyashnij den' odnim iz krupnejshikh v mire proizvodstv po naneseniyu intermetallidnikh diffuzionnikh, polimernikh i kombinirovannikh pokritij, obespechivayuschikh mnogofaktornuyu zaschitu NKT i drugikh izdelij neftyanogo sortamenta.

[top of page]