автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Разработка интеллектуальной информационно-управляющей системы оценки ядерной деятельности стран

Введение.

I. Состояние проблемы.

1.1. Уточненное понятие сложной организационной системы.

1.2. Каноническая постановка задачи управления сложными объектами.

1.3. Место и роль НИИУС в работе ЛПР.

1.4. Модифицированная модель управления организационной системой.

II. Свойства отношения модель-информация для сложных организационных систем.

2.1. Информационная модель организационной системы.

2.2. Характеристики элементов модели организационной системы.

2.3. Свойства информации по проблеме и механизм их учета в процессе оценки элементов модели.:.

2.4. Характеристики источников информации.

III. Математическая модель сложной организационной системы в НИИУС.

3.1. Требования к модели организационной системы.

3.2. Подходы к построению моделей организационных систем.

3.3. Структура модели организационной структуры в НИИУС.

3.4. Качественные описания элементов модели организационной системы.

3.5. Формализация качественных характеристик.

3.6. Классификация нечетких категорий.

3.7. Анализ методов построения функций принадлежности.

IV. Выбор шкал и операторов агрегирования в НИИУС.

4.1. Выбор типов шкал.

4.2. Классификация и свойства операторов агрегирования.

4.3. Операции агрегирования.!.

4.4. Выбор и настройка операторов агрегирования.

V. Нечеткая интеллектуальная система для оценки ядерной деятельности стран.

5.1. Общие сведения.

5.2. Свойства информации относящейся к ядерной программе стран.

5.3. Подход к оценке информации в НИИУС ОЯДС.

5.4. Цель и задача системы.

5.5. Модель ядерной деятельности стран.

5.6. Метод построения функций принадлежности и выполнение операций над нечеткими числами в НИИУС ОЯДС.

5.7. Лингвистическо-визуальная аппроксимация.

5.8. Структура НИИУС ОЯДС.

5.9. Место и роль НИИУС ОЯДС в процессе обработки и оценки информации.

5.10. Техническая информация о НИИУС ОЯДС.

Актуальность работы.

Управление организационными системами представляет собой сложную многоплановую задачу. Понятие "управление" для таких систем несколько отличается от понятия "управление" используемого в отношении производственных процессов, в теории массового обслуживания, АСУ и т.д. В данном случае под управлением понимается двухступенчатая процедура, включающая в себя: оценку состояния сложной организационной системы (ОС) и выработку управляющего воздействия на нее. В результате применения к ОС управляющего воздействия она должна перейти в состояние, желательное для лица принимающего решение (ЛПР). Теоретические и практические вопросы, связанные с разработкой систем управления ОС рассматривались в работах известных российских и зарубежных ученых: Журавлева Ю.И., Кудрявцева В.Б., Ларичева О.И., Леонтьева В.К., Осипова Г.С., Поспелова Г.С., Поспелова Д.А., Заде Л., Саати Т., Циммермана Г. и др.

В последние годы наблюдается быстрый рост объема информации и числа информационных источников, связанных со сложными организационными системами. В большой степени это связано с бурным развитием сети Интернет, базами данных на CD-ROM и др. Результатом этого является перегрузка ЛПР информацией не всегда напрямую связанной с интересующей его проблемой и, как следствие, невозможность эффективного выполнения им своих обязанностей. Эта проблема заставляет руководителей некоторых организаций пересматривать используемые технологии и процедуры обработки информации. Одним из путей решения этой проблемы является разработка нечетких интеллектуальных информационно-управляющих систем (НИИУС).

Разработка НИИУС целесообразна в случаях когда:

• происходит изменение содержания задач выполняемых ЛПР (организацией), влекущее за собой необходимость обработки, оценки, структурирования и хранения больших объемов информации по сложной проблеме. Вследствие этого происходит резкое возрастание нагрузки на эксперта до такой степени, что он больше не может эффективно выполнять свои обязанности без использования интеллектуальных систем для обработки и оценки информации;

• возникает необходимость отслеживания в течение длительного периода времени незначительных постоянных изменений состояния отдельных элементов модели организационной системы, которые могут привести к резкому качественному изменению состояния проблемы в целом;

• структура организационной системы является сложной, и ЛПР затруднительно самостоятельно быстро агрегировать информацию об элементах предметной области и делать выводы о ее текущем состоянии в целом;

• возникает необходимость согласования усилий группы экспертов, совместно курирующих различные части сложной организационной системы.

Цель работы.

Целью работы является разработка нечеткой интеллектуальной информационно-управляющей системы для оценки ядерной деятельности стран (НИИУС ОЯДС). Методы исследования.

При решении поставленной задачи использовались методы теории интеллектуальных систем, нечеткой математики, прикладной семиотики, теории измерений, психологии, дискретной математики. Научная новизна.

Научная новизна работы, в первую очередь, связана с тем, что в предлагаемом подходе проанализированы особенности организационных систем и предложены принципы построения НИИУС на основе органичной взаимосвязи информационного, структурно-логического, формально-логического, эвристического и сетевого подходов к разработке интеллектуальных систем. Так как НИИУС разрабатываются с учетом активного участия человека-эксперта в работе такой системы, в диссертации предложен подход к разделению участия человека и интеллектуальной системы в управлении сложной организационной системой. Предполагающий непосредственное участие эксперта процесс оценки количественной и качественной информации, поступающей в систему, и отражения ее влияния на элементы модели проблемы разработан с учетом особенностей человеческого восприятия. Информация^ связанная с организационными системами, во многих случаях обладает рядом специфических характеристик, таких как различная степень надежности, актуальности, важности и других. С учетом таких свойств информации в диссертации предложена оригинальная методика описания элементов модели, оценки текущего состояния предметной области, а также моделирования и определения влияния возможных изменений отдельных элементов на проблему в целом. В работе изложены практические принципы выбора и использования операторов агрегирования информации при создании НИИУС. На основе предложенного автором а — графа определена обобщенная модель организационных систем, позволяющая учитывать как особенности их структуры, так и характеристики связанной с ними информации. Это делает возможным эффективное использование всей доступной по проблеме информации, применение методов искусственного интеллекта для оценки состояния проблемы, а также определение силы и направления управляющего воздействия на ОС. Практическая значимость.

Описанные в диссертации принципы позволили разработать нечеткую интеллектуальную информационно-управляющую систему для оценки ядерной деятельности стран, и использованы при создании программных средств для поддержки принятия решений ЛПР при управлении другими организационными системами.

Реализация и внедрение результатов работы.

Изложенные в диссертации теоретические результаты использованы в разработках ГП НИИ «Масштаб» (г. Санкт-Петербург) и международной организации. Апробация работы.

Результаты диссертации докладывались и обсуждались на семинарах в отделе проблем искусственного интеллекта и отделе интеллектуальных прикладных систем ВЦ РАН, на российских и международных конференциях симпозиумах и семинарах (международный семинар "Мягкие вычисления-96", г. Казань, • 1996 год; международная конференция FUNS'94, г. Мол, Бельгия; международный конгресс EUFIT'95, г. Аахен, Германия; международный симпозиум "IAEA Symposium on International Safeguards", г. Вена, Австрия, 1997 год; специальный семинар в штаб-квартире МАГАТЭ в г. Вена, Австрия, 1998 год; международная конференция FLINS'98, г. Антверпен, Бельгия). Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы. Диссертация содержит 121 страницу, 6 таблиц, 36 рисунков. Список литературы состоит из 125 наименований. Содержание работы.

Выводы.

В рамках диссертационной работы получены следующие основные результаты:

1. На основе введенных автором А -графов предложена математическая модель сложных организационных систем, учитывающая их структуру, логику и свойства относящейся к ним информации.

2. Предложена структура и состав характеристик элемента модели, учитывающая свойства информации, циркулирующей в рамках сложных организационных проблем.

3. Разработаны подходы и алгоритмы оценки состояния некоторых сложных организационных областей.

4. Предложена методика определения силы управляющего воздействия на основе значений характеристик элементов модели и их веса.

5. Разработан лингвистическо-визуальный механизм ввода оценок элементов модели на основе как качественной, так и количественной' информации и алгоритмы их использования в НИИУС.

6. Предложены подходы для выбора операторов агрегирования с учетом свойств обобщаемых категорий.

7. Созданы нечеткие интеллектуальные информационно-управляющие Системы для международной организации и ГП НИИ "Масштаб".

8. Применение принципов построения нечетких интеллектуальных информационно-управляющих систем для сложных организационных структур в двух несмежных предметных областях дает основание сделать вывод об их универсальности и возможности применения для создания НИИУС в различных предметных областях.

1. Аверкин А.Н. Нечеткое отношение моделирования в системах планирования поведения робота. //Artifïcial Intelligence and Information Control Systems. Preprints of papers presented at 2-nd Int. Conférence. Bratislava, 1982, October, p. 6-10.

2. Аверкин А.Н. и др. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта/ Под ред. Д.А. Поспелова. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986.

3. Аверкин А.Н. Нечеткие множества в моделях искусственного интеллекта. -// Вопросы кибернетики. Проблемы искусственного интеллекта. Вып.61. М.:АН СССР. 1980.

4. Аверкин А.Н. Построение нечетких моделей мира для планирования в условиях неопределенности. //Семиотические модели при управлении большими системами. М.: АН СССР. 1979, с. 69-73.

5. Алексеев А.В. Интерпретация и определение функций принадлежности нечетких множеств. //Методы и системы принятия решений. Рига: РПИ, 1979.

6. Алексеев А.В. Разработка принципов применения теории нечетких множеств в ситуационных моделях управления организационными системами. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. Рига: РПИ, 1979.

7. Алексеев А.В., Борисов А.Н. Модели нечетких статистических и динамических отношений в ситуационных моделях управления организационными системами.- //Управление сложными системами, вып. 5, Рига: РПИ, 1978.

8. Ананич И.С., Беленький А.Г., Пронин Л.Б., Рыжов А.П. Агрегирование информации в системах информационного мониторинга. Труды Международного Семинара "Мягкие вычисления-96". Казань, 3-6 октября 1996 г.

9. Беленький А.Г. Выбор шкал и операторов агрегирования при построении нечетких интеллектуальных информационно-управляющих систем. -Сообщения по прикладной математике. М.: МЭИ, 1999г.

10. Беленький А.Г. Разработка модели сложной проблемы для нечеткой интеллектуальной информационно-управляющей системы. - Сообщения по прикладной математике. М.: МЭИ, 1999 г.

11. Беленький А.Г. Свойства отношения модель-информация для сложных организационных систем. - Сообщения по прикладной математике. М.: МЭИ, 1999 г.

12. Беленький А.Г., Рыжов А.П. Технология информационного мониторинга сложных проблем. Труды Международного Семинара ' "Мягкие вычисления-96". Казань, 3-6 октября 1996 г.

13. Берг А.И., Бирюков Б.В., Геллер Е.С., Поваров Г.Н. Управление, информация, интеллект. М., Мысль, 1976.

14. Бессарабов Н.В. Нечеткие группы и симметрии.- //Управление при наличии расплывчатых категорий: Тезисы докладов IV Всесоюзного научно15.