автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Прикладная информационная технология поддержки принятия решений по обеспечению безопасности персонала российских загранучреждений в кризисных ситуациях

На правах рукописи

ЛЕБЕДЕВ Илья Сергеевич

ПРИКЛАДНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ ПЕРСОНАЛА РОССИЙСКИХ ЗАГРАНУЧРЕЖДЕНИЙ В КРИЗИСНЫХ СИТУАЦИЯХ

Специальность 05 13 01 -Системный анализ, управление и обработка информации (отрасль - государственное и муниципальное управление)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2007

ООЗ 1 гл-аг

ш

003173526

Работа выполнена на кафедре информатизации структур государственной службы Российской академии государственной службы при Президенте Российской Федерации, г Москва

Научный руководитель доктор технических наук,

профессор

Кретов Вадим Семенович

Официальные оппоненты доктор технических наук,

профессор

Райков Александр Николаевич

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Ниесов Владимир Александрович

Ведущая организация Институт проблем информатики

Российской академии наук

Защита состоится « /4 » [/СЯ£>ЙЯ 2007 г в часов на

заседании диссертационного совета Д 502 006 17 Российской академии государственной службы при Президенте Российской Федерации по адресу 119606, г Москва, проспект Вернадского, д84, 2-й учебный корпус, ауд

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российской академии государственной службы при Президенте Российской Федерации (119606, г Москва, проспект Вернадского, д 84)

Автореферат разослан « /Э*?» У^? 200^г

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор пед наук, кандидат физ -мат наук, доцент

Митин А И

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы исследования

В последние годы события на международной арене характеризуются резкой, стремительной динамикой, зачастую без очевидных предпосылок для развития ситуации по тому или иному сценарию, что наряду с нарастающей террористической угрозой заставляет искать новые подходы к обеспечению безопасности персонала российских загранучреждений (РЗУ)

В настоящее время проблемный мониторинг внешнеполитических событий и выявление кризисных ситуаций, угрожающих безопасности персонала РЗУ, проводится разрозненно, в различных департаментах Министерства иностранных дел Российской Федерации с минимальным привлечением информационных технологий, что при невозможности обобщения в одном месте имевших место прецедентов кризисных ситуаций для РЗУ в различных регионах мира и обеспечения компьютерной поддержки принятия решений приводит, в ряде случаев, к недостаточной эффективности принимаемых руководством решений

Целью создания разрабатываемого в настоящее время Ситуационно-кризисного центра (СКЦ) МИД России является повышение эффективности работы Министерства по обеспечению безопасности персонала российских загранучреждений на основе всестороннего использования современных информационных и управленческих технологий

Центральным звеном СКЦ МИД России является система поддержки принятия решений (СППР), использование которой должно существенно повысить оперативность и эффективность действий по обеспечению безопасности персонала РЗУ

Существующие подходы к созданию СППР не в полной мере соответствуют специфическим условиям принятия в МИД России решений в кризисных ситуациях для РЗУ и предъявляемым к СППР требованиям, что не позволяет применять здесь используемые в настоящее время подходы к поддержке принятия решений, такие как методы анализа иерархий, методы теории проспектов, методы ELECTRE и др

Это вызывает настоятельную необходимость создания новой прикладной информационной технологии для обеспечения компьютерной поддержки принятия в СКЦ МИД России решений по обеспечению безопасности персонала РЗУ в кризисных ситуациях Степень разработанности темы исследования Значительный вклад в разработку проблемы поддержки принятия управленческих решений в социальных системах внесли многие отечественные ученые, такие как Алтунин А Е , Белов В П , Данчул А H , Кострюков В Ф, Круглов В В, Курносов Ю В, Попов Э В, Поспелов Д А, Романов В П, Силов В Б, Трахтенгерц Э А, Федулов ЮГ и др Однако до сих пор не создано информационной технологии принятия решений, ориентированной на применение в кризисных ситуациях для РЗУ

Диссертационное исследование выполнено в соответствии с п 2 10 Паспорта специальности 05 13 01 «Системный анализ, управление и обработка информации областей исследований»

Научной целью диссертационного исследования является разработка прикладной информационной технологии поддержки принятия в СКЦ МИД России решений по обеспечению безопасности персонала РЗУ в кризисных ситуациях.

Прагматическая цель диссертационного исследования заключается в применении предлагаемой прикладной информационной технологии в СКЦ МИД России

Для достижения сформулированной цели решаются следующие

задачи:

1) исследование возможности компьютерной поддержки принятия решений в кризисных ситуациях для РЗУ,

2) разработка концепции построения системы поддержки принятия решений в кризисных ситуациях для РЗУ,

3) разработка методов, необходимых для создания прикладной информационной технологии поддержки принятия в СКЦ МИД России решений по обеспечению безопасности персонала РЗУ в кризисных ситуациях,

4) разработка комплексной методики поддержки принятия в СКЦ МИД России решений в кризисных ситуациях для РЗУ,

5) обоснование состава и создание программного инструментария, реализующего разработанный методический аппарат

Объект исследования: процесс принятия решений в кризисных ситуациях для РЗУ

Предмет исследования: поддержка принятия в СКЦ МИД России решений, направленных на обеспечение безопасности персонала РЗУ в кризисных ситуациях

Методы исследований. Диссертационное исследование проводилось с использованием положений теории систем поддержки принятия решений, классической теории множеств, теории нечетких множеств, теории систем искусственного интеллекта

Научная новизна. В результате проведенного диссертационного исследования получены следующие новые научные результаты

1 Разработана новая концепция построения СППР в кризисных ситуациях для РЗУ

2 Разработаны методы, необходимые для создания прикладной

информационной технологии поддержки принятия в СКЦ МИД России решений по обеспечению безопасности персонала РЗУ в кризисных ситуациях

- метод автоматизированной классификации кризисных ситуаций для РЗУ,

- метод выбора СУБД для реализации базы знаний СППР,

- метод формирования объектной базы знаний для принятия решений в кризисных ситуациях для РЗУ

3 Впервые разработана комплексная методика поддержки принятия в СКЦ МИД России решений в кризисных ситуациях для РЗУ, в состав которой входят следующие методики

- методика сбора информации о кризисных ситуациях для РЗУ,

- методика распознавания кризисных ситуаций, представляющих угрозу безопасности персонала РЗУ,

- методика формирования альтернативных вариантов решений в кризисных ситуациях для РЗУ

Практическая ценность работы заключается в применении предложенного методического аппарата и реализующего его программного изделия «Экспертная система поддержки принятия решений в кризисных ситуациях» (ЭС ПРКС), что позволило существенно повысить эффективность принятия решений в СКЦ МИД России по обеспечению безопасности персонала РЗУ в кризисных ситуациях

Достоверность и обоснованность полученных в диссертации результатов обеспечивается корректным применением математического аппарата и подтверждена результатами испытаний программного изделия ЭСПРКС

Апробация работы. Содержание отдельных разделов и диссертации в целом были доложены

- на двух научно-практических конференциях в Российской академии государственной службы при Президенте Российской Федерации по проблеме создания ситуационных центров в 2006 и 2007 гг ,

- на семинаре кафедры информатизации структур государственной службы Российской академии государственной службы при Президенте Российской Федерации,

- на 3-ем Евразийском форуме информационной безопасности «Инфофорум - Евразия» в 2007 г ,

- на конференции, посвященной актуальным дипломатическим вопросам в Дипломатической академии МИД России в 2006 г

Акт о реализации комплексной методики поддержки принятия решений в кризисных ситуациях для РЗУ получен от ФГУП «Научно-исследовательский центр информатики при МИД России» Самостоятельно разработанное программное изделие «Экспертная система поддержки принятия решений в кризисных ситуациях» (ЭС ПРКС) испытано в Ситуационно-кризисном центре МИД России Комплексная методика компьютерной поддержки принятия решений в кризисных ситуациях для РЗУ и документация на программное изделие ЭС ПРКС включены в состав документации Информационной системы по внешнеполитическим вопросам МИД России и переданы в Фонд алгоритмов и программ Министерства иностранных дел РФ Программное

изделие ЭС ПРКС зарегистрировано в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам (свидетельство №2007610905 от 26 02 2007г )

Публикации. Основные положения и результаты диссертационного исследования опубликованы в 6 печатных работах

На защиту выносятся следующие положения

1. Концепция построения новой прикладной информационной технологии поддержки принятия решений по обеспечению безопасности персонала РЗУ Сформулированы требования, предъявляемые к разрабатываемой СППР

2 Метод автоматизированной классификации кризисных ситуаций для РЗУ, позволяющий проводить классификацию кризисных ситуаций в автоматическом режиме, основываясь на знаниях эксперта Метод выбора СУБД для реализации базы знаний СППР, обеспечивающий возможность выбора платформы для базы знаний по критерию производительности Метод формирования объектной базы знаний для принятия решений в кризисных ситуациях для РЗУ,

3 Объектная структура, предназначенная для накопления знаний, на основе которых формируются решения, и позволяющая эффективно обрабатывать большие информационные массивы (более 1 000 000 записей)

4 Комплексная методика поддержки принятия решений в кризисных ситуациях для РЗУ, в состав которой входит ряд методик - методика сбора информации о кризисных ситуациях для РЗУ, методика распознавания кризисных ситуаций, представляющих угрозу безопасности персонала РЗУ, методика

формирования альтернативных вариантов решений в кризисных ситуациях для РЗУ

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав и заключения, изложенных на 130 страницах, одного приложения, содержит список литературы из 59 наименований, 25 рисунков и 25 таблиц

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определяются научная и прагматическая цели диссертационного исследования, научные задачи работы, объект, предмет и используемые методы исследования, Приведены полученные в работе новые научные результаты, показана теоретическая и практическая значимость исследования, изложены результаты апробации работы и выносимые на защиту научные положения. Приведено краткое содержание глав диссертации

Первая глава посвящена исследованию возможности компьютерной поддержки процесса принятия в СКЦ МИД России решений в кризисных ситуациях для РЗУ

Здесь проводится анализ существующей практики принятия решений по обеспечению безопасности персонала РЗУ Основные результаты проведенного анализа таковы 1) поступающая в МИД России из различных источников информация о кризисных ситуациях для РЗУ разрознена и с трудом поддается обобщению в интересах оценки ситуации при принятии решений по обеспечению безопасности персонала РЗУ Это относится и к информации о кризисных ситуациях в РЗУ, подготовленной разными подразделениями Министерства,

2) отсутствие формализованного подхода к накоплению знаний об имевших место кризисных ситуациях не позволяет в полной мере использовать опыт разрешения кризисных ситуаций,

3) предлагаемые экспертами решения по обеспечению безопасности персонала РЗУ в кризисных ситуациях в условиях жесткого лимита времени на принятие решений зачастую носят субъективный характер из-за невозможности проводить обобщение значительных объемов информации,

4) в МИД России отсутствует компьютерная методика поддержки принятия решений в кризисных ситуациях и соответствующий программный инструментарий для информационной поддержки принятия подобных решений,

5) существует настоятельная необходимость в разработке прикладной информационной технологии поддержки принятия решений по обеспечению безопасности персонала РЗУ, учитывающей специфические требования к СППР СКЦ МИД России

К выявленным в ходе проведенного анализа специфическим требованиям к СППР СКЦ МИД России относятся

1) жесткий лимит времени, отведенного на принятие решений в кризисных ситуациях,

2) высокие требования к качеству принимаемых с использованием СППР решений,

3) обеспечение «дружественного» интерфейса с СППР оперативно-дипломатических сотрудников, зачастую не имеющих специальной подготовки в области информационных технологий,

4) обеспечение обработки трудноформализуемой, нечеткой и неполной входной информации о кризисных ситуациях,

5) обеспечение накопления знаний об имевших место кризисных ситуациях с целью критического использования опыта разрешения кризисных ситуаций,

6) обеспечение удобства работы с большими массивами данных, возможности консолидации разнородной информации о кризисных ситуациях и высокоскоростной доступ к ней

Определены роль и место создаваемого в МИД России Ситуационно-кризисного центра как среды принятия решений по обеспечению безопасности персонала РЗУ

Проведен обзор результатов исследований в области создания систем поддержки принятия решений, проведенных в нашей стране и за рубежом, прослежена история создания СППР, приведена классификация СППР, проанализированы некоторые существующие методы поддержки принятия решений Показано, что известные СППР и методы принятия решений не могут быть использованы в рассматриваемом случае, поскольку они не в полной мере соответствуют специфическим требованиям, предъявляемым к СППР СКЦ МИД России

Поставлена задача диссертационного исследования Научная цель диссертационного исследования сформулирована как разработка прикладной информационной технологии поддержки принятия в СКЦ МИД России решений по обеспечению безопасности персонала РЗУ в кризисных ситуациях

Определены научные задачи исследования, решение которых требуется для достижения цели исследования

Вторая глава диссертации посвящена разработке теоретических вопросов создания прикладной информационной технологии поддержки принятия в СКЦ МИД России решений в кризисных ситуациях для РЗУ — концепции построения СППР в кризисных ситуациях для РЗУ, метода автоматизированной классификации кризисных ситуаций для РЗУ, метода выбора СУБД для реализации базы знаний СППР, метода формирования объектной базы знаний для принятия решений в кризисных ситуациях для РЗУ

Концепция построения С1111Р

Концепция построения СППР, сформулированная по результатам проведенного в первой главе анализа существующей практики принятия решений по обеспечению безопасности персонала РЗУ, содержит следующие основные положения

1 Сформулирована задача принятия решения в кризисной ситуации как трудноформализуемая задача, не имеющая формальных алгоритмов решения, характеризующаяся неполнотой и нечеткостью исходной информации и характеристик достигаемых целей Чаще всего подобные задачи имеют несколько альтернатив решений, из которых эксперт должен выбрать одну, зачастую руководствуясь субъективными оценками Для повышения объективности выбора альтернатив в концепции предложено на всех этапах принятия решений получать количественное выражение таких категорий как «предпочтительность», «важность», «желательность» и т п, что позволяет создать эффективную СППР, предлагающую взвешенные решения на основе широкого спектра нечеткой исходной информации и гибкого механизма логического вывода Предлагаемый подход лишен таких недостатков существующих СППР, как аксиоматичность, отсутствие научного обоснования выбора

решения, рассогласованность оценок и т д

2 Для построения СППР предложено использовать аппарат теории

нечетких множеств, поскольку задача поддержки принятия решений в

кризисных ситуациях для РЗУ ставится в условиях неполноты и

нечеткости входных данных о кризисной ситуации Допускается, что

знания, используемые специалистом при решении задач в данной

предметной области, могут быть субъективны В то же время, многие

характеристики кризисной ситуации не могут быть определены четко из-

за своей природы Например, количественную оценку для такой

категории, как внутриполитическая напряженность, подобрать довольно

сложно Очевидным выходом в такой ситуации видится создание шкал

для каждой из подобных величин и категорий

В программной реализации СППР СКЦ МИД России применяется

треугольная функция принадлежности нечеткого множества, которая

определяется тройкой чисел (а, Ь, с) Ее значение в точке х вычисляется

согласно выражению

, Ъ—х ,

1--.а<х<Ъ

Ь-а

\-—,Ь<х<с (1)

с-Ъ

О, в остальных случаях

МР(х) =

Кроме того, в СППР применяется операция нечеткого логического вывода, основой для которой является база правил, содержащая нечеткие высказывания в форме «ЕСЛИ-ТО» и функции принадлежности для соответствующих лингвистических термов

При выборе метода нечеткого логического вывода в СППР СКЦ МИД России предпочтение отдано наиболее распространенному методу

нечеткого логического вывода Мамдани (Мандат), использующему минимаксную композицию нечетких множеств

3 Большинство известных методов построения СППР исходят из концепции одноразового решения по принципу «оценка ситуации -наилучшая ответная реакция (альтернатива)» Поскольку, в соответствии с принципом необходимого разнообразия Р Эшби, число альтернатив должно быть не меньше числа ситуаций, процесс формирования альтернатив пока не поддается автоматизации или хотя бы формализации

В СППР СКЦ МИД России предлагается адаптивный алгоритм вывода управляющего решения, который изменяется в зависимости от текущей обстановки, т е управляется знаниями Это упрощает получение лицом, принимающим решения (ЛПР), гибкой и качественной подсказки при выборе управляющего воздействия в кризисной ситуации для РЗУ

4 Определены следующие этапы выработки рекомендуемого ЛПР управляющего решения

1-ый этап В соответствии с исходным перечнем частных задач рассматривается первая из таких задач Исходя из определенного для нее заранее множества признаков {хи} кризисной ситуации, производится определение (измерение) данных признаков,

2-ой этап С использованием алгоритма автоматизированной классификации кризисных ситуаций по отмеченному набору признаков определяется класс текущей кризисной ситуации т е выполняется преобразование

{х„} 1 = 1,2, Ыи (2)

где N1 - возможное число ситуаций для первой частной задачи

3-ий этап С использованием того или иного механизма принятия решений выбирается наилучшая или, по крайней мере, рациональная альтернатива, т е реализуется соответствие

= и ,Ми (3)

где М) - число возможных альтернатив (управляющих воздействий), располагаемых ЛПР на этапе решения рассматриваемой частной задачи

Нетрудно показать, что в соответствии с упомянутым принципом Эшби при выборе наилучшей альтернативы должно выполняться равенство

И, = Мг (4)

Если это равенство выполняется, то соответствующую частную рекомендацию СППР выдает ЛПР и осуществляется переход к следующей по списку частной задаче Далее все действия повторяются

Если же число возможных ситуаций превышает число возможных ответных действий, т е справедливо неравенство

N1 > М, (5)

то порядок выполнения частных задач изменяется — в зависимости от выявленной конкретной ситуации, для которой не находится адекватной альтернативы, и осуществляется переход к некоторой другой частной задаче, не следующей по начальному списку за рассмотренной После чего повторяются действия этапов 1-3 (с учетом изменившего номера частной задачи)

4-тый этап Процедура продолжается, пока не будет достигнута (и решена) последняя из частных задач исходного списка

Изложенная процедура, по сути, определяет структуру предлагаемой СППР Процесс принятия решения представляет собой

обход своеобразного дерева решений, маршрут в котором, однако, заранее не определен и может изменяться в зависимости от текущей ситуации (состояния окружающей среды) Можно заметить, что характер принятия решений для частных задач носит детерминированный характер (одной ситуации соответствует одна лучшая или рациональная альтернатива управляющего решения), случайность же в общее решение вносят случайные изменения окружающей среды

К достоинствам разработанной СППР можно отнести следующие

1 На каждом этапе реализации наилучшего (рационального решения) рассматриваются частные задачи небольшой размерности - с небольшим числом ситуаций и альтернатив,

2 Система автоматически перестраивает процесс поиска наилучшего решения, если на каком-то этапе возникает неадекватная (непредвиденная) ситуация, для которой нет адекватного управляющего воздействия (адекватной альтернативы),

3 Программная оболочка системы может быть универсальной, но для решения конкретной задачи управления должны быть определены - скорее всего, экспертным путем - наборы частных задач, признаки, наборы ситуаций и альтернативы для этих задач, а также правила переходов от одной частной задачи к другой, если нарушается (при выполнении неравенства (5)) естественный (вначале заданный) порядок перехода от одной частной задаче к другой.

Функции, выполняемые экспертом и СППР, разделены следующим образом Эксперты выполняют функции пополнения базы знаний (БЗ), управления БЗ, принятия решения об оптимальном способе достижения

целей в условиях неполноты и нечеткости информации СППР призвана автоматизировать действия эксперта, управлять потоками информации, обеспечивать хранение знаний и собственно поддержку принятия решений

Метод автоматизированной классификации кризисных ситуаций для РЗУ

Метод автоматизированной классификации кризисных ситуаций основан на идеях Ханта Э, предложившего для описания объектов схему «признак-значение» Описываемые по этой схеме объекты представляются матрицей, строки которой соответствуют объектам, а столбцы - набору признаков (атрибутов), характеризующих объект Под объектом здесь и далее понимается кортеж значений признаков, однозначно характеризующих тот или иной предмет (явление)

Последовательность действий при решении задачи формирования правил классификации КС такова

1 Классификация известных КС Эксперты классифицируют кризисные ситуации, информация о которых уже имеется При этом строится обучающая матрица (табл 1), в которой каждая строка описания объекта дополнятся номером присвоенного экспертом класса объекта,

2 Формирование правил классификации Алгоритм построения правил классификации позволяет выявить общие признаки в описаниях предъявляемых системе отклассифицированных экспертами объектов одного класса для построения дерева решений, используемого в дальнейшем для автоматизированной классификации новых объектов

Основной процедурой построения дерева решений является так называемая целостная стратегия, где все описания объектов, относящихся к одному классу, содержат множества определенных значений признаков (фокус)

Если фокус получить удалось, то он может быть использован в качестве критерия принадлежности объекта к определенному классу

В том случае, если фокус получить не удалось, используется другая эвристическая процедура (частотная стратегия), где в качестве критерия для узла дерева берется значение признака, частота появления которого в описаниях объектов определенного класса максимальна Применение данной процедуры позволяет разбить обучающую матрицу на две подвыборки первую, содержащую все объекты с только что выбранными параметрами (значениями признаков объектов), и вторую, состоящую из остальных объектов На каждой из этих подвыборок решаются две новые задачи формирования понятий, начиная с попытки применения описанных выше процедур

Программная реализация приведенного алгоритма показала его работоспособность, однако существует ряд препятствий для практического применения алгоритма Во-первых, существует вероятность того, что при построении дерева решений значение признака, существенно влияющего на принадлежность объекта к определенному классу, может не сразу стать узлом дерева, что потребует использования рекурсивной процедуры, а значит, увеличит время вычислений Этот эффект обусловлен дихотомией в дереве решений (каждый узел имеет по два потомка), построенном при использовании целостной или частотной стратегии Таким образом, каждый узел дерева решений должен иметь количество потомков, равное количеству всех возможных значений признака, соответствующего данному узлу Во-вторых, встречаются признаки, значениями которых могут быть не только однозначные переменные если признак «существует тенденция к распространению кризисной ситуации» можно однозначно определить значениями «да» или «нет», то переменную «мотивация участников

политической КС» охарактеризовать также определенно вряд ли удастся. Следовательно, необходимо использовать нечеткие переменные при определении значений признаков.

Модификация частотной стратегии позволяет сформировать дерево решений, каждый узел которого соответствует признаку, а потомки — возможным значениям данного признака.

Использование нечетких переменных существенно повышает гибкость программы классификации и позволяет реализовать функциональность, необходимую для оперирования такими сущностями как кризисные ситуации. Каждому значению признака объекта ставится в соответствие нечеткая переменная, способная отразить степень уверенности эксперта в значении какого-либо признака.

Фрагмент обучающей матрицы при использовании нечетких переменных имеет вид (табл.1).

Табл. 1. Фрагмент обучающей матрицы.

4 11ризнаки № \ объекта Количество пострадавших М Характер КС Площадь территории КС 0') Существует тенденция к увеличению площади КС? К-шсс КС

1 2 3 4 5 6

1 л <10 ц =0,66 политический /'=0,9 .у <10 //=0,2 да //=0,54 I

2 10<л' <25 /¿=0,74 политический //=0,32 ><10 //=0,06 нет //=0,23 И

3 х>25 //=0,54 политический //=1 ><10 //=0,1 нет //=0,51 II

4 *>25 /'=0,21 природный //=0,42 >>10 // =0,33 нет //=0,62 I

Использование нечетких переменных позволяет не только описывать нечеткие характеристики кризисных ситуаций, но и проводить нечеткий логический вывод после построения классификационных правил по полученному дереву решений

Сравнительный анализ программной реализации двух алгоритмов формирования деревьев решений, построенных при помощи частотной и модифицированной стратегий, показывает большее быстродействие при использовании модифицированного метода для классификации новых объектов Это объясняется тем, что максимальная глубина дерева уменьшилась за счет его «разрастания вширь»

На следующем этапе по полученному дереву решений проводится автоматизированная классификация КС (автоматизированная классификация - это обход дерева решений в соответствии с исходными данными текущей КС), без участия эксперта Выбор маршрута обхода дерева решений, по которому классифицируется объект, производится в соответствии с методом нечеткого логического вывода Мамдани

Для оптимизации предложенного метода обхода дерева решений при автоматизированной классификации новых объектов была предложен еще один алгоритм, предполагающий выполнение следующих операций

1) формируется строка значений параметров, характеризующих новый объект (в терминах Бекуса-Наура она имеет вид <строка значений параметров> — <элемент кортежа 1> & <элемент кортежа 2> & & <элемепт кортежа п>, <элемент кортежа ¡> = <признак г> * <значение_признака г>), например

Количество_пострадавьиих * х<=10 & Характер КС * природный & Площпдъ_территории_КС*у<~10 &

Су1цествует_тенденция_к_увеличению_территории_КС * да.

2) сформированное автоматически дерево решений записано в виде матрицы В, количество строк которой равно количеству листьев в дереве решений. Пример дерева решений приведен в табл. 2.

Табл. 2. Дерево решений

Помер элемента:' м атрицы В Элементы матрицы В

1 Класс* 1& Существует тенденция к_увеличению территории КС *да & Количество пострадавших*х>25

2 Кпасс*11 & Существует тенденция к_увеличению территории КС *нет & Количество пострадавших*х>25

3 Класс*II Л' Количество пострадавших* 10<х<=25

4 Класс*1 & Площпдь территории_КС*у<=10 & Количество пострадавших *х<=10

5 Класс* 11 & Площпдь территории КС*у> 10 & Количество пострадавших*х<=10

3) анализируется вхождение элементов матрицы В в строку, заданную на первом этапе. Значение «истина» подтвердит принадлежность объекта к определенному классу. Класс можно определить, выделив из строки матрицы В подстроку, соответствующую листу. В строку, заданную на первом этапе, входит подстрока, соответствующая 4-му элементу матрицы В, следовательно, КС относится к Классу I.

Предложенный новый метод обхода дерева решений значительно ускоряет процедуру классификации новых объектов, а, кроме того, отпадает необходимость в применении рекурсивных алгоритмов.

Проведенный эксперимент показал, что даже при размерности псевдослучайной обучающей матрицы 1500 х 50 (количество возможных значений каждого признака равно 25), автоматизированная классификация с применением предложенной модифицированной стратегии происходит в 12,5 раз быстрее, чем в случае использования частотной стратегии

В результате ЛПР получает информацию о принадлежности текущей кризисной ситуации к определенному классу и может сделать соответствующие выводы

Метод выбора СУБД для реализации базы знаний СППР

Метод позволил обосновать выбор СУБД для реализации базы знаний СППР по критерию производительности Выбор этого критерия вызван таким существенным требованием к СППР СКЦ МИД России как обеспечение высокоскоростного доступа к информации о кризисных ситуациях Это требование было выявлено в ходе проведенного в первой главе анализа существующей практики принятия решений по обеспечению безопасности персонала РЗУ

Основными претендентами на использование в СППР были СУБД SQL Server 2005 Enterprise Edition SP1, Oracle 10g R2 Enterprise Edition (как лидеры российского рынка реляционных СУБД) и СУБД Caché

Для повышения объективности метода при подготовке спецификаций тестов использовались исследования независимой организации Transaction Processing Performance Council (TPC org (http //www tpc orgï). занимающейся сравнительным анализом производительности СУБД

Выбор СУБД проводится в три этапа:

Первый этап. Сравнение времени создания, загрузки и фильтрования таблиц (рис. 1 ). При этом предполагается выполнение следующих операций:

- один из модулей приложения, построенного на базе СУБД SQL Server 2005, воссоздается при помощи пакета инструментальных средств разработки (ИСР) Caché ObjectScript, входящего в состав СУ БД Caché;

- версии модуля для тестирования, работающие под управлением СУБД Caché, СУБД Oracle 10g и СУБД SQL Server 2005, обрабатывают один и тот же набор текстовых файлов с данными. Фиксируется время, необходимое каждой из систем для выполнения различных задач;

- для сравнения эффективности испытываемых СУБД используется модуль извлечения, преобразования и загрузки данных в хранилище;

g SQL Server 2005 g; Oracle 10g ШCache 5.0

[365

157

112

£219

134

P,1

Общее время Создание Создание загрузки и таблицы таблицы

(фильтрования измерений сведений записей - записей -1018316 1018316

Рис. I. Результаты сравнения времени создания, загрузки и фильтрования таблиц СУБД SQL Server 2005, СУБД Oracle 10g и СУБД Caché 5.0.

Загрузка и Загрузка фильтрование таблицы

таблицы записей - 90357 записей - 90357

Второй этап. Сравнение времени отклика при работе в многопользовательском режиме (рис.2). На одинаковых по структуре

базах данных (8 связанных таблиц, общее количество записей - 9,6 млн ) протестированы 8 запросов, при этом имитируется одновременная работа 40, 70,100 и 130 пользователей

Server 2005 «л Oracle 10g

™*«.-Cache 5 0 J&-115Ô31

. 288 31

—^Г"—

0*61,34

40 70 100 130

Рис 2 Результаты сравнения времени отклика при работе в многопользовательском режиме СУБД SQL Server 2005, СУБД Oracle 10g и СУБД Caché 5 0

Третий этап Сравнение времени отклика при выполнении запроса поиска записи по разному количеству атрибутов (рис 3) Как и на предыдущем этапе использовались три одинаковые по структуре базы данных под управлением SQL Server 2005, Oracle 10g и Caché 5 0c тем же количеством записей, при этом поиск производился по 1, 2, 3 и 4 атрибутам Для повышения скорости во время проведения этого теста в сравниваемых СУБД использовались индексы На рис 3 также показаны средние арифметические результатов тестирования для каждой из СУБД

0,78

gSQL Server 2005 ss Oracle 10g Cache 5 0

значение no запросам

Количество атрибутов,

по которым провопится поиск

Рис.3. Результаты сравнения времени отклика при выполнении запроса поиска записи по разному количеству атрибутов СУБД SQL Server 2005, СУБД Oracle 10g и СУБД Caché 5.0.

Обоснованность метода обусловлена проведением испытаний на базах данных реальных приложений. Для фиксации времени выполнения задач использовался специально написанный модуль-счетчик, обеспечивавший наивысший приоритет задачам тестирования, ограничивая выделение системных ресурсов другим задачам. Использование метода позволило рекомендовать для использования в СППР СКЦ МИД России СУБД Caché, показавшей на всех тестах результаты, превосходящие SQL Server 2005 в 4-22 раза. Oracle 10g в 1,5-9 раз.

Метод формирования объектной базы знаний для принятия решений в кризисных ситуациях для РЗУ

Практически все инструменты поддержки принятия решений подвергаются критике из-за сложности механизмов пополнения баз знаний, отсутствия эффективного способа формализации знаний и недостаточной

гибкости подобных систем Разработанный в диссертации метод формирования объектной базы знаний позволяет решить эту проблему

База знаний экспертов, отражающая опыт специалиста в определенной предметной области,- одно из главных звеньев СППР, на основе которого строится весь инструментарий логического вывода и поддержки принятия решения Предложенный метод построения объектной базы экспертных знаний позволяет проводить автоматизированную классификацию КС по информационным сообщениям разной природы (экспертные заключения, сообщения СМИ, специальные каналы связи и тд) Помимо того, что указанные источники информации разнородны, в них, как правило, используются нечеткие лексемы (например, КС может быть охарактеризована такой последовательностью предложений «КС развивается сравнительно динамично», «площадь территории КС остается небольшой» и т д) Очевидно, что при использовании строго детерминированных и дискретных механизмов вывода классифицировать указанный пример невозможно, поэтому для преодоления указанных трудностей используются описанные выше методы нечеткой логики

Разработан метод хранения и манипулирования экспертными знаниями, позволяющий представить базу знаний в виде нечеткой объектной базы данных, что обеспечивает оптимальную структуру данных для хранения информации и гибкость представлений знаний, а также, как показал эксперимент, высокую скорость доступа к данным (что особенно важно)

При практической реализации технологии поддержки принятия решений в СКЦ МИД России объектный доступ был дополнен структурированным языком запросов к базе данных SQL (Structured Queiy Language), расширенным рядом конструкций для работы с объектами

Язык SQL является весьма мощным инструментом для поиска информации в базах данных, он также широко используется как основа инструментария для подготовки отчетов Тем не менее, язык SQL наилучшим образом приспособлен для этих и только для этих целей -запросов и отчетов, а не для обработки транзакций (в последнем случае язык SQL громоздок и часто неэффективен)

Можно констатировать, что потенциал реляционных баз данных фактически исчерпан, и разработчики ощущают это все чаще Попытки масштабировать приложения, как правило, приводят к усложнению операций, за чем неизбежно следует ухудшение качества работы В качестве СУБД при разработке СППР использовалась Caché, выбранная с использованием предлагаемого в диссертации метода выбора СУБД для реализации базы знаний СППР

Объектная модель данных СУБД Caché разработана на основе стандарта ODMG (Object Database Management Group - Группа по объектному управлению базами данных) В нее включены многие дополнительные возможности, в том числе множественное наследование Объектная технология - это отражение того, как в действительности человек думает об информации и использует ее Теоретически сущности реального мира трактуются как объекты, имеющие состояние (что представляется текущими значениями данных объектов) и поведение (которое можно наблюдать и на которое можно влиять через программный код объектов). Например, объект «кризисная ситуация», имеет такие данные, как «мотивация участников КС», «площадь территории КС» и программный код «распечатать информацию о КС» -команда PrintÇ)

Объекты, в отличие от реляционных таблиц, тесно увязывают данные и программный код Концептуально, а часто и практически, объект представляет собой пакет, включающий значения всех свойств соответствующего класса и копию всех его кодов (т е методы) Методы объекта направляют сообщения для взаимодействия с другими методами этого же или других объектов. Часто, для сокращения потребностей в используемой приложением памяти, объектам одного и того же класса соотносится единая копия кода (ситуация, когда каждый объект «кризисная ситуация» имеет свою собственную копию кода, представляется нереалистичной)

Объектная технология обладает рядом следующих преимуществ

1) структура объекта более емкая, за счет чего можно естественным образом описывать данные реального мира,

2) программирование упрощается, поскольку становится легче следить за самим процессом разработки программ и за спецификациями программ,

3) версии классов, настроенные под определенного клиента, могут легко заменить стандартные версии Это облегчает индивидуальную настройку приложения и гарантирует ее сохранение в следующих версиях Последнее особенно важно для партнеров-разработчиков, тк им приходится работать с целым набором индивидуальных версий,

4) принцип «черного ящика» (или инкапсуляция) позволяет программистам совершенствовать внутреннее устройство объекта, не нарушая работу других частей приложения

Разработаны алгоритмы, позволяющие приводить накопленные знания к продукционной форме на естественном языке. Реализована возможность дифференциальной дефаззификации (переход от математического нечеткого представления к лексическому).

Инновацией (по сравнению с существующими СППР) является возможность варьировать степень уверенности эксперта в тех или иных характеристиках КС. Это достигается путем введения нечетких лингвистических переменных (рис.4). Функции принадлежности к нечетким множествам имеют вид (индексы I -5 — номера термов):

< Ь 1,л5 > Ъ

ЛЩ5(х) = <х<с

с-Ь

О, в остальных случаях

(6)

Ь-а'

МР1Х^х) = \ 1-——<х<с

(7)

0,6 остальных случаях

Ш(х-У-

терм «низшая принадлеж] сть классу

терм «высшая нринадлежно сть классу»

>

О

20

40

60 80 100

Рис.4. Описание лингвистической переменной «класс КС».

При этом каждую кризисную ситуацию эксперт относит к определенному классу. В свою очередь, каждому классу соответствует набор инструктивных действий, направленных на ликвидацию КС, преодоление ее последствий или купирование рецидивов.

Дерево решений, построенное по обучающей матрице, фрагмент которой показан в табл. 1, приведен на рис.5.

Хацактер КС

Обстрел

1-ый класс Ш-нй класс П-ой класс Ш-ий класс

Легенда:

Вершина дерева решений Узел дерева решений 1ЩР? Лист дерена решений -1-огс класса Лист дерева решений - П-ого класса щШ Лист дерева решений - Ш-ого класса

Рис.5. Дерево решений.

Третья глава посвящена разработке комплексной методики поддержки принятия в СКЦ МИД России решений в кризисных ситуациях для РЗУ.

Методика носит человеко-машинный характер, предполагающий интерактивное взаимодействие пользователя с программным продуктом, реализующим нечеткий логический вывод. При этом руководящим работникам МИД России — пользователям системы отводится ведущая роль, они принимают окончательное решение по результатам проведенных

манипуляций со знаниями Результатом использования методик оперативно-дипломатическими сотрудниками МИД России является разработка предложений для ЛПР по минимизации угроз персоналу РЗУ Помимо того накапливаются знания об имевших место кризисных ситуациях и динамике их развития

Описаны следующие методики, входящие в состав комплексной методики поддержки принятия решений в кризисных ситуациях для РЗУ -методика сбора информации о кризисных ситуациях для РЗУ, -методика распознавания кризисных ситуаций для РЗУ, представляющих угрозу безопасности персонала РЗУ,

-методика формирования в СКЦ МИД России альтернативных вариантов решений для РЗУ

Описана программная реализация разработанной в диссертации прикладной информационной технологии поддержки принятия в СКЦ МИД России решений по обеспечению безопасности персонала РЗУ в кризисных ситуациях

В третьей главе также приведены результаты экспериментальной проверки разработанной прикладной информационной технологии

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы

1 Предложена концепция построения СППР в кризисных ситуациях для РЗУ В концепции построения СППР в кризисных ситуациях для РЗУ задача принятия решений сформулирована как трудноформализуемая задача, не имеющая формальных алгоритмов решения, характеризующаяся неполнотой и нечеткостью входной информации и характеристик достигаемых целей Для повышения

объективности выбора альтернатив решений в концепции предложено на всех этапах принятия решений получать количественные выражения таких категорий как «предпочтительность», «важность», «желательность» К достоинствам разработанной СППР также относится адаптивный, управляемый знаниями алгоритм вывода управляющего решения

2 Разработаны три новых метода, положенные в основу прикладной информационной технологии поддержки принятия в СКЦ МИД России решений по обеспечению безопасности персонала РЗУ в кризисных ситуациях (метод автоматизированной классификации кризисных ситуаций для РЗУ, метод выбора СУБД для реализации базы знаний СППР и метод формирования объектной базы знаний для принятия решений в кризисных ситуациях для РЗУ)

3 Разработана комплексная методика поддержки принятия в СКЦ МИД России решений в кризисных ситуациях для РЗУ, являющаяся методической основой предлагаемой информационной технологии принятия решений в кризисных ситуациях для РЗУ В состав этой комплексной методики входят следующие методики

- методика сбора информации о кризисных ситуациях для РЗУ,

- методика распознавания кризисных ситуаций, представляющих угрозу безопасности персонала РЗУ,

- методика формирования альтернативных вариантов решений в кризисных ситуациях для РЗУ

4 Создан программный комплекс «Экспертная система поддержки принятия решений в кризисных ситуациях» (ЭС ПРКС), реализующий разработанные методики Основное содержание диссертации отражено в следующих

печатных работах автора

1 Новый метод автоматической классификации трудноформализуемых объектов//НТИ Сер 2-2006-№6-С 25-29

2 Построение нечеткой объектной базы экспертных знаний для автоматизированной системы классификации кризисных ситуаций // НТИ Сер 2-2006 -№7 - С 15-20

3 Методика оценки эффективности системы поддержки принятия решений в условиях кризисных ситуаций // НТИ Сер 2 — 2007 - №1 -С 12-17

4 Смирнов А И, Кретов В С, Лебедев И С Информационно-аналитическая технология принятия решений в условиях кризисных ситуаций Основы кризисного управления во внешнеполитической деятельности - М Изд-во Дипломатической академии МИД России, 2006

5 Комплексная методика формирования базы знаний для принятия решений в кризисных ситуациях // Ситуационные центры Модели, технологии, опыт практической реализации Материалы научно-практической конференции - М Изд-во Российской академии государственной службы при Президенте РФ, 2007, С 137-148

6 Экспертные системы Модуль 2 Конструирование экспертных систем Учебное пособие, рег№ 00 0034 01 01 -М Российский новый университет, 2007.

Автореферат

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Лебедев Илья Сергеевич

Прикладная информационная технология поддержки принятия решений по обеспечению безопасности персонала российских загранучреждений в кризисных ситуациях

Научный руководитель Кретов Вадим Семенович, доктор технических наук, профессор

Изготовление оригинал-макета Лебедев И С

Подписано в печать «24»092007г Тираж80 экз Уел п л 1,7

Российская академия государственной службы при Президенте Российской Федерации

Отпечатано ОПМТ РАГС Заказ №438 119606, г Москва, пр-т Вернадского, д 84

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ КОМПЬЮТЕРНОЙ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В КРИЗИСНЫХ СИТУАЦИЯХ ДЛЯ РЗУ.

1.1. Анализ существующей практики принятия решений в МИД России по обеспечению безопасности персонала РЗУ в кризисных ситуациях.

1.2. Роль и место СКЦ МИД России в обеспечении безопасности персонала РЗУ в кризисных ситуациях.

1.3. Обзор результатов исследований в области систем поддержки принятия решений.

1.3.1. Понятие СППР.

1.3.2. История создания СППР.

1.3.3. Классификация СППР.

1.3.4. Анализ существующих методов поддержки принятия решений.

1.4. Постановка задачи исследования.

Выводы по главе.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ВОПРОСОВ СОЗДАНИЯ ПРИКЛАДНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ

ПЕРСОНАЛА РЗУ В КРИЗИСНЫХ СИТУАЦИЯХ.

2.1. Концепция построения СППР в кризисных ситуациях для РЗУ.

2.2. Метод автоматизированной классификации кризисных ситуаций для РЗУ.

2.2.1. Классический подход к формированию правил классификации.

2.2.2. Модифицированный метод формирования правил классификации.

2.3. Метод выбора СУБД для реализации базы знаний СППР.

2.4. Метод формирования объектной базы знаний для принятия решений в кризисных ситуациях для РЗУ.

2.4.1 Нечеткая информация как базис системы поддержки принятия решений.

2.4.2. Объектный подход при построении базы данных.

2.4.3 Преимущества объектной технологии.

2.4.4. Многомерная модель данных.

2.4.5. Реализация базы знаний на основе объектной БД.

Выводы по главе.

ГЛАВА 3. КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДИКА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ В СКЦ МИД РОССИИ РЕШЕНИЙ В КРИЗИСНЫХ СИТУАЦИЯХ

ДЛЯРЗУ.

3.1. Методика сбора информации о кризисных ситуациях для РЗУ.

3.2. Методика распознавания кризисных ситуаций для РЗУ.

3.2.1. Ввод информации.

3.2.2. Работа с медиа-файлами.

3.2.3. Классификация КС «вручную».

3.2.4. Построение дерева решений.

3.2.5. Автоматизированная классификация КС.

3.2.6. Работа со статистическими показателями дерева решений.

3.2.7. Преобразование накопленных е знаний в естественный язык.

3.2.8. Построение отчетов.

3.3. Методика формирования альтернативных вариантов решений в кризисных ситуациях для РЗУ.\\

3.4 Анализ результатов экспериментальной проверки предлагаемой прикладной информационной технологии.

Выводы по главе.

Конец XX - начало XXI века характеризуется интенсивным развитием технологий (более 60% всех изобретений человечества приходится именно на этот период). Но, несмотря на заметные достижения, человек зачастую остается беззащитен в кризисных ситуациях различной природы, также участившихся за последнее время. Кризисная ситуация может возникнуть, как в результате злого умысла (например, теракта), так и случайно (в результате непреднамеренных действий, техногенных катастроф, стихийных бедствий и т.п.).

Согласно докладу Госдепартамента США о террористической активности в странах мира в 2006 году (Country Reports on Terrorism 2006), количество терактов по сравнению с 2005 годом возросло на 25 процентов, а число погибших в результате этих нападений увеличилось на 40 процентов. Так, в 2006 году было совершено 14338 терактов, что на 3185 больше, чем в 2005 году. Всего жертвами террористических атак по всему миру стали почти 20,5 тысяч человек [1].

Кроме того, в последние годы события на международной арене характеризуются стремительной динамикой, зачастую не имея очевидных предпосылок для развития ситуации по тому или иному сценарию, что наряду с нарастающей террористической угрозой заставляет искать новые подходы к обеспечению безопасности персонала российских загранучреждений (РЗУ) на основе поступившей из различных источников информации о выявленной кризисной ситуации.

В настоящее время проблемный мониторинг внешнеполитических событий и выявление кризисных ситуаций, угрожающих безопасности персонала РЗУ, проводится разрозненно, в различных департаментах Министерства иностранных дел Российской Федерации с минимальным привлечением информационных технологий, что при невозможности обобщения в одном месте имевших место прецедентов кризисных ситуаций для РЗУ в различных регионах мира и обеспечения компьютерной поддержки принятия решений приводит, в ряде случаев, к недостаточной эффективности принимаемых руководством решений.

Это заставило приступить к созданию в МИД России Ситуационно-кризисного центра (СКЦ), предназначенного для мониторинга внешнеполитических событий, своевременного выявления кризисных ситуаций и информационной поддержки принимаемых в таких ситуациях решений на основе всестороннего использования современных информационных и управленческих технологий.

Наиболее сложной задачей при создании СКЦ МИД России, во многом определяющей эффективность его функционирования, является задача принятия решений в кризисных ситуациях для РЗУ в условиях неполноты и противоречивости поступающей информации, высоких требований к оперативности и качеству принимаемых решений.

Существующие подходы к созданию систем поддержки принятия решений (СППР) не в полной мере соответствуют специфическим условиям принятия в МИД России решений в кризисных ситуациях для РЗУ и предъявляемым здесь требованиям к СППР, что не позволяют использовать здесь известные подходы к под держке принятия решений.

Это вызывает настоятельную необходимость создания новой прикладной информационной технологии поддержки принятия в СКЦ МИД России решений по обеспечению безопасности персонала РЗУ в кризисных ситуациях.

Решению этой задачи посвящено данное диссертационное исследование.

Степень разработанности темы исследования. Значительный вклад в разработку проблемы поддержки принятия управленческих решений в социальных системах внесли многие отечественные ученые, такие как

Белов В.П., Данчул А.Н., Кострюков В.Ф., Курносов Ю.В., Попов Э.В., Поспелов Д.А, Романов В.П., Трахтенгерц Э.А., Федулов Ю.Г. Однако до сих пор не создано информационной технологии принятия решений, ориентированной на применение в кризисных ситуациях для РЗУ и использующей последние достижения в конфликтологии, системном анализе, информатике и теории систем искусственного интеллекта.

Диссертационное исследование выполнено в соответствии с п.2.10 Паспорта специальности 05.13.01 «Системный анализ, управление и обработка информации областей исследований». Диссертация является научной квалификационной работой, содержащей решение задачи, связанной с разработкой методов и алгоритмов интеллектуальной поддержки при принятии управленческих решений в социальной системе -загранучреждении МИД России.

Научной целью диссертационного исследования является разработка прикладной информационной технологии поддержки принятия решений по обеспечению безопасности персонала РЗУ в кризисных ситуациях.

Под прикладной информационной технологией здесь понимается совокупность методического аппарата и реализующего его программного инструментария, используемого в интересах решения поставленной задачи.

Объект исследования: процесс принятия решений в кризисных ситуациях.

Предмет исследования: поддержка принятия в СКЦ МИД России решений, направленных на обеспечение безопасности персонала РЗУ в кризисных ситуациях.

Методы исследований. Диссертационное исследование проводилось с использованием положений теории систем поддержки принятия решений, классической теории множеств, теории нечетких множеств, теории систем искусственного интеллекта.

Научная новизна. В результате проведенного диссертационного исследования получены следующие новые научные результаты.

1. Разработана концепция построения СППР в кризисных ситуациях для РЗУ.

2. Разработаны методы, необходимые для создания прикладной информационной технологии поддержки принятия в СКЦ МИД России решений по обеспечению безопасности персонала РЗУ в кризисных ситуациях:

- метод автоматизированной классификации кризисных ситуаций для РЗУ;

- метод выбора СУБД для реализации базы знаний СППР;

- метод формирования объектной базы знаний для принятия решений в кризисных ситуациях для РЗУ.

3.Разработана комплексная методика компьютерной поддержки принятия в СКЦ МИД России решений в кризисных ситуациях для РЗУ, в состав которой входят следующие методики:

- методика сбора информации о кризисных ситуациях для РЗУ;

- методика распознавания кризисных ситуаций, представляющих угрозу персоналу РЗУ;

- методика формирования альтернативных вариантов решений.

4. Обоснован состав и создан программный комплекс, реализующий разработанные методики.

Теоретическая значимость результатов исследования заключается в создании новой прикладной информационной технологии поддержки принятия решений в СКЦ МИД России, что является вкладом в дальнейшее развитие методов и средств поддержки принятия решений.

Практическая значимость работы заключается в применении предложенного методического аппарата и реализующего его программного изделия «Экспертная система поддержки принятия решений в кризисных ситуациях» (ЭС ПРКС), что позволило существенно повысить эффективность принятия решений в СКЦ МИД России по обеспечению безопасности персонала РЗУ в кризисных ситуациях.

Достоверность и обоснованность полученных в диссертации результатов обеспечиваются корректным применением математического аппарата и подтверждены результатами испытаний программного изделия ЭС ПРКС.

Апробация работы. Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено:

- на двух научно-практических конференциях в РАГС при Президенте РФ по проблеме создания ситуационных центров в 2006 и 2007 гг.;

- на семинаре Кафедры информатизации структур государственной службы РАГС при Президенте РФ;

- на 3-ем Евразийском форуме информационной безопасности «Инфофорум - Евразия» в 2007 г.;

- на конференции, посвященной актуальным дипломатическим вопросам в Дипломатической академии МИД России в 2006 г.

Акт о реализации комплексной методики поддержки принятия решений в кризисных ситуациях для РЗУ получен от ФГУП «Научно-исследовательский центр информатики при МИД России». Разработанное программное изделие ЭС ПРКС испытано в СКЦ МИД России, что подтверждено актом ФГУП «Научно-исследовательский центр информатики при МИД России». Комплексная методика компьютерной поддержки принятия решений в кризисных ситуациях для РЗУ и документация на программное изделие ЭС ПРКС включены в состав документации Информационной системы по внешнеполитическим вопросам МИД России и переданы в Фонд алгоритмов и программ Министерства иностранных дел РФ. Программное изделие ЭС ПРКС зарегистрировано в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам (свидетельство №2007610905 от 26.02.2007г.).

Публикации. Основные положения и результаты диссертационного исследования опубликованы в 9 печатных работах.

На защиту выносятся следующие научные положения.

1. Исследование существующей практики принятия решений в МИД России по обеспечению безопасности персонала РЗУ и анализ результатов исследований в этом направлении, полученных в профильных организациях, показало необходимость компьютерной поддержки принятия решений, а также помогло сформулировать концепцию построения и специфические требования, предъявляемые к СППР в кризисных ситуациях для РЗУ.

2. Создание прикладной информационной технологии потребовало разработки ряда новых методов: метода автоматизированной классификации кризисных ситуаций для РЗУ, метода выбора СУБД для реализации базы знаний СППР, метода формирования объектной базы знаний для принятия решений в кризисных ситуациях для РЗУ.

3. Для накопления знаний, на основе которых формируются решения, предложена объектная структура, которая позволяет эффективно обрабатывать сложные информационные структуры, упростить программирование приложений и организацию их взаимодействия с различными технологиями, использовать множество современных инструментальных средств проектирования и разработки приложений.

4. Методической основой предлагаемой прикладной информационной технологии поддержки принятия решений в кризисных ситуациях для РЗУ является комплексная методика, в состав которой входит ряд методик - методика сбора информации о кризисных ситуациях для РЗУ, методика распознавания кризисных ситуаций, представляющих угрозу безопасности персонала РЗУ, методика формирования альтернативных вариантов решений в кризисных ситуациях для РЗУ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав и заключения, изложенных на 130 страницах, одного приложения, содержит список литературы из 59 наименований, 25 рисунков и 25 таблиц.

Выводы по главе

В третьей главе описаны составные части комплексной методики поддержки принятия в СКЦ МИД России решений в кризисных ситуациях для РЗУ:

1. методика сбора информации о кризисных ситуациях для РЗУ, позволяющая использовать различные источники информации для наполнения объектной базы знаний о кризисных ситуациях. Предложена структура информационного описания кризисной ситуации для проведения анализа её текущего состояния, которая соответственно и определила структуру базы знаний системы поддержки принятия решений в кризисных ситуациях. Эта методика позволяет сформировать информационный ресурс на основе поступающих в СКЦ МИД России данных для обеспечения процесса принятия решений;

2) методика распознавания кризисных ситуаций для РЗУ, представляющих угрозу безопасности персонала РЗУ, предполагающая использование ЭС ПРКС для мониторинга ситуации вокруг РЗУ, выявления потенциально опасных кризисных ситуаций и определения того, насколько та или иная кризисная ситуация опасна для РЗУ и в чем именно состоят возможные риски. Особенностью методики является ее универсальность, объектами исследования могут быть не только кризисные ситуации, но и другие сущности, описываемые по схеме «признак-значение»;

3) методика формирования альтернативных вариантов решений в кризисных ситуациях для РЗУ, предполагающая использование ЭС

ПРКС и позволяющая поставить в соответствие классу текущей КС (выявленному с помощью методики распознавания кризисных ситуаций для РЗУ) определенный соответствующими документами набор мер и управляющих воздействий, направленных на сниженные возможных рисков для персонала РЗУ. Достоинством методики является возможность оперативно сопоставить развивающейся кризисной ситуации набор мер по её преодолению, что является важным фактором в решении задачи обеспечения безопасности персонала РЗУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных в ходе диссертационного исследования работ достигнута поставленная научная цель - разработана прикладная информационная технология поддержки принятия в СКЦ МИД России решений по обеспечению безопасности персонала РЗУ в кризисных ситуациях. Прикладная информационная технология представляет собой совокупность методического аппарата и реализующего его специального программного инструментария, используемого в решении поставленной задачи.

В ходе выполнения диссертационного исследования были получены следующие научные результаты;

1. Разработана концепция построения СППР в кризисных ситуациях для РЗУ. В концепции построения СППР в кризисных ситуациях для РЗУ задача принятия решений сформулирована как трудно формализуемая задача, не имеющая формальных алгоритмов решения, характеризующаяся неполнотой и нечеткостью входной информации и характеристик достигаемых целей. Для повышения объективности выбора альтернатив решений в концепции предложено на всех этапах принятия решений получать количественные выражения таких категорий как предпочтительность», «важность», «эелательность». К достоинствам разработанной СППР также относится адаптивный, управляемый знаниями алгоритм вывода управляющего решения.

2. Разработаны три новых методов, необходимых для создания прикладной информационной технологии поддержки принятия в СКЦ МИД России решений по обеспечению безопасности персонала РЗУ в кризисных ситуациях:

- метод автоматизированной классификации кризисных ситуаций для РЗУ;

- метод выбора СУБД для реализации базы знаний СППР;

- метод формирования объектной базы знаний для принятия решений в кризисных ситуациях для РЗУ.

3.Разработана комплексная методика поддержки принятия в СКЦ МИД России решений в кризисных ситуациях для РЗУ, являющаяся методической основой предлагаемой информационной технологии принятия решений в кризисных ситуациях для РЗУ. В состав этой комплексной методики входят следующие методики:

- методика сбора информации о кризисных ситуациях для РЗУ;

- методика распознавания кризисных ситуаций, представляющих угрозу безопасности персонала РЗУ;

- методика формирования альтернативных вариантов решений в кризисных ситуациях для РЗУ.

4. Обоснован состав и создан программный комплекс «Экспертная система поддержки принятия решений в кризисных ситуациях» (ЭС ПРКС), реализующий разработанные методики.

ЭС ПРКС позволяет:

1) обеспечивать поддержку принятия решений ЛПР в условиях кризисной ситуации;

2) создавать базы знаний о кризисных ситуациях, причем данные могут интерпретироваться в естественный язык;

3) классифицировать кризисные ситуации в автоматизированном режиме;

4) проводить анализ зависимостей в предметной области кризисных ситуаций.

К числу достоинств ЭС ПРКС относятся:

1) объектность. База знаний может быть как реляционной, так и объектной;

2) нечеткость. Объекты исследования могут иметь нечеткие характеристики, для работы с ними разработаны специальные элементы управления;

3) предметная независимость. Объектом исследования может быть любая сущность, описываемая по схеме «признак-значение»;

4) cross-платформенноеть. ЭС ПРКС независима от среды выполнения и аппаратной платформы;

5) количество атрибутов, описывающих кризисные ситуации, не ограничено;

6) алгоритм логического вывода управляется знаниями о кризисной ситуации, а не заранее запрограммированными инструкциями.

Разработанная комплексная методика обеспечивает пользователя всем спектром необходимой для принятия решений информации (альтернативные варианты решений, атрибутивная информация о кризисной ситуации, класс КС, медиа-данные о КС, статистические данные и т.п.). При этом широко используются графические средства интерпретации данных и, кроме того, предусмотрена возможность преобразования знаний о КС в естественный язык, что делает разработанную систему поддержки принятия решений эффективным инструментом для выполнения задач СКЦ МИД России.

Полученные научные результаты позволяют утверждать, что достигнута цель диссертационного исследования, сформулированная как разработка прикладной информационной технологии поддержки принятия в СКЦ МИД России решений по обеспечению безопасности персонала РЗУ в кризисных ситуациях.

Эффективность применения разработанной прикладной информационной технологии, достоверность и обоснованность результатов проведенных исследований подтверждены путем их практического применения в Ситуационно-кризисном центре МИД России. Пользователи отметили эффективность и целесообразность использования компьютерной поддержки процесса принятия решений по обеспечению безопасности персонала РЗУ.

Прагматическая цель диссертационного исследования достигнута применением предлагаемого инструментария и методического аппарата в Ситуационно-кризисном центре МИД России, что позволило существенно повысить оперативность и качество рекомендаций, разработанных с использованием предложенной прикладной информационной технологии. Акт о реализации комплексной методики поддержки принятия в СКЦ МИД России решений в кризисных ситуациях для РЗУ получен от ФГУП «Научно-исследовательский центр информатики при МИД России». Разработанное программное изделие ЭС ПРКС испытано в Ситуационно-кризисном центре МИД России. Комплексная методика поддержки принятия в СКЦ МИД России решений в кризисных ситуациях для РЗУ включена в состав документации Информационной системы по внешнеполитическим вопросам МИД России и передана в Фонд алгоритмов и программ Министерства иностранных дел РФ. Разработанное в ходе диссертационного исследования программное изделие ЭС ПРКС зарегистрировано в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам (свидетельство №2007610905 от 26.02.2007г.).

1. Country Reports on Terrorism 2006, US Department of State, Franc C.Urbancic, Washington DC (www.state.gov/s/ct/rls/crt/2006).

2. Указ Президента Российской Федерации №865 от 11.07.2004г. «Вопросы МИД России».

3. Федеральный конституционный закон № 3 от 30.05.2007г. «О чрезвычайном положении».

4. Keen P.G.W. Decision Support Systems: The next decades // Decision Support Systems, 1987.

5. Little I.D.C. Models and Managers: The Concept of a Decision Calculus // Management Science, 1970.

6. Power D. J. Web-based and model-driven decision support systems: concepts and issues. Americas Conference on Information Systems, Long Beach, California, 2000.

7. Edwards J.S. Expert Systems in Management and Administration Are they really different from Decision Support Systems? // European Journal of Operational Research, 1992. - Vol.61.

8. Power D.J. A Brief History of Decision Support Systems. DSSResources.COM, http://DSSResources.COM/historv/dsshistory.html, 2003.

9. Davis G. Management Information Systems: Conceptual Foundations, Structure and Development. New York: McGraw-Hill, 1974.

10. Little I.D.C. Models and Managers: The Concept of a Decision Calculus // Management Science, 1975.

11. Alter S. L. Decision support systems : current practice and continuing challenges. Reading, Mass.: Addison-Wesley Pub., 1980.

12. Bonczek R.H., Holsapple С., Whinston A.B. Foundations of Decision Support Systems.- New York: Academic Press, 1981.

13. Sprague R. H., Carlson E. D. Building Effective Decision Support Systems. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1982.

14. Haettenschwiler P. Neues anwenderfreundliches Konzept der \ Entscheidungsunterstutzung. Gutes Entscheiden in Wirtschaft, Politik und

15. Gesellschaft. Zurich: Hochschulverlag AG, 1999.

16. Power D.J. What is DSS? // The On-line Executive Journal for Data-Intensive Decision Support, 1997. v.l.-№3.

17. Holsapple C., Whinston A.B. Decision Support Systems: A Knowledge-based Approach.- Minneapolis: West Publishing Co., 1996.

18. Golden В., Hevner A., Power D.J. Decision Insight Systems: A Critical Evaluation//Computers and Operations Research, 1986 v.13.-№2/3.

19. Marakas G. M. Decision support systems in the twenty-first century. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 1999.

20. Дж. Нейман, О. Моргерштерн «Теория игр и экономическое поведение», М.-.Наука, 1970.

21. М. Фридмен, JI. Дж. Сэвидж. «Анализ полезности при выборе среди альтернатив, предполагающих риск». // Вехи экономической мысли. Том 1: Теория потребительского поведения и спроса. Под ред. Гальперина. СП, «Экономическая школа», 2000.

22. Х.Райф «Анализ решений: введение в проблему выбора в условиях неопределённости», М.:Наука, 1977.

23. В.С.Кретов, И.С.Лебедев. «Новый метод автоматической классификации сложно формализуемых объектов». // НТИ. Сер.2.-2006 №6.-С.

24. Р. Кинни, X. Райф «Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения», М.:Радио и связь, 1981.

25. Т. Саати, Л.Томас «Принятие решений: метод анализа иерархий», М. .-Радио и связь, 1993.

26. Трахтенгерц Э.А. Компьютерная поддержка принятия решений. М.: СИНТЕГ, 1998.

27. Э.В.Попов, И.Б.Фоминых, Е.Б.Кисель, М.Д.Шапот. Статические и динамические экспертные системы М.: Финансы и статистика, 1996.

28. И.М.Макаров, Т.М.Виноградская, А.А.Рубчинский, В.Б.Соколов. Теория \ выбора и принятия решений М.: Наука, 1982.

29. Ларичев О.И. Теория и методы принятия решений. М.: Логос, 2000.

30. Eom S.B. Decision support systems research: reference disciplines and a cumulative tradition // The International Journal of Management Science. 1995. №5.

31. Ларичев О.И., Мошкович E.M. Качественные методы принятия решений. -М.: Наука. Физматлит, 1996.

32. Силов В.Б. Принятие стратегических решений в нечеткой обстановке. -М.: ИНПРО РЕС, 1995.

33. Хейс-Рот Ф., Уотерман Д., Ленит Д. Построение экспертных систем. М.: Мир, 1987.

34. Buchanan B.G., Bobrow D„ Davis R., Mc Dermott j., Shorlife E.M. Knowledge based systems. // Annu. Rep. Computer Science. 1990. №4. P.395-416.

35. Анфилатов B.C., Емельянов A.A., Кукушкин A.A. Системный анализ в управлении. М.: Финансы и статистика, 2005.

36. Ту Дж., Гонсалес Р. Принципы распознавания образов. М.: Мир, 1978.

37. Распознавание образов: состояние и перспективы/К. Верхаген, Р. Дёйн, Ф. Грун и др. М.: Радио и связь, 1985.

38. Фукунага К. Введение в статистическую теорию распознавания образов. -М.: Наука, 1979.

39. Патрик Э. Основы теории распознавания образов. М.: Сов. радио, 1980.

40. Лбов Г.С., Старцева Н.Г. Логические решающие функции и вопросы статистической устойчивости решений. Новосибирск: Изд-во Ин-таматематики, 1999.43.3агоруйко Н.Г. Прикладные методы анализа данных и знаний. -Новосибирск: Изд-во Ин-та математики, 1999.

41. Заде JI. Понятие лингвистической переменной и ее применение к принятию приближенных решений. М.: Мир, 1976.

42. Беллман Р., Заде JI. Принятие решений в расплывчатых условиях/ В кн.: Вопросы анализа и процедуры принятия решений. М.: Мир, 1976. С. 172-215.

43. Модели принятия решений на основе лингвистической переменной /А. Н. Борисов, А. В. Алексеев, О. А. Крумберг и др. Рига: Зинатне, 1982.

44. Орловский С.А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации. М.: Наука, 1981.

45. Алтунин А.Е., Семухин М.В. Модели и алгоритмы принятия решений в нечетких условиях. Тюмень: Изд-во Тюменского гос. университета, 2000.

46. Круглов В.В. Нечеткие игровые модели и их применение в задачах принятия решений, классификации и прогнозирования // Вестник МЭИ. 2004. № 1. С.

47. В.С.Кретов, И.С.Лебедев. «Построение нечеткой объектной базы экспертных знаний для автоматизированной системы классификации кризисных ситуаций». // НТИ. Сер.2.-2006 №7.-С.

48. Хант Э., Марин Дж., Стоун Ф. Моделирование процесса формирования понятий на вычислительной машине. -М.: Мир, 1970

49. Кретов B.C. Диагностика состояния сложных комплексов // Алгоритмы анализа надежности ЭВМ и синтез диагностических тестов. Научно-технический сборник. -М.: Военная инженерная академия им. Ф.Э.Дзержинского, 1975.

50. Брунер Дж. Психология познания /Пер. с англ. под ред. А.Р. Лурия. М.: \ Прогресс, 1977.г

51. Обзор рынка СУБД, www.gartner.com55. http.7/www. inters ystems. ru/Cache/index.html

52. Кузнецов С.Д. «Три манифеста баз данных: ретроспектива и перспективы». Доклад на конференции «Базы данных и информационные технологии XXI века», Москва, сентябрь 2003.

53. Аткинсон М. «Манифест систем объектно-ориентированных баз данных», //СУБД, №4, 1995.

54. Алан М. Дершовиц. Почему терроризм действует./Пер. с англ.-М.: ; «Российская политическая энциклопедия» (РОССПЭН), 2005.59.http://www.tpc.org

55. СПИСОК НАУЧНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА

56. Новый метод автоматической классификации трудно формализуемых задач. Журнал «Научно-техническая информация», серия 2 «Информационные процессы и системы», №6, 2006г.

57. Построение нечеткой объектной базы экспертных знаний для автоматизированной системы классификации кризисных ситуаций. Журнал «Научно-техническая информация», серия 2 «Информационные процессы и системы», №7, 2006г.

58. Методика оценки эффективности системы поддержки принятия решений в условиях кризисных ситуаций. Журнал «Научно-техническая информация», серия 2 «Информационные процессы и системы», №1, 2007г.

59. Раздел.4.5.Информационно-аналитическая технология принятия решений в условиях кризисных ситуаций/Монография «Основы кризисного управления во внешнеполитической деятельности». Изд-во Дипломатической академии МИД России, 2006г.

60. Поддержка принятия внешнеполитических решений в условиях кризисных ситуаций, М. Дипломатическая академия МИД России, рег.№ 541, 2006г.

61. Экспертные системы. Модуль 2. Конструирование экспертных систем. Учебное пособие. -М.: Российский новый университет, рег.№ 00.0034.01.01, 2007г.