автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Разработка технологии системного моделирования для сложных развивающихся технологических процессов

На правах рукописи

САМОЙЛОВ ВАЛЕНТИН НИКОЛАЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СИСТЕМНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ СЛОЖНЫХ РАЗВИВАЮЩИХСЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

05.13.16. Применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях (в отрасли технических наук)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Дубна -1997

Работа выполнена в Научном Центре прикладных исследований Объединенного института ядерных исследований.

Научный руководитель: д.ф.-м.н., профессор Пузынин И.В.

Официальные оппоненты: д.т.н., профессор Палюх Б.В.

к.т.н., с.н.с. Гибин Ю.В.

Ведущая организация: Российский научный центр - Курчатовский

институт

Защита состоится « <г» ог 1998 г. в и час. На заседании диссертационного совета К О 2- 2 I 03 в Тверском

Государственном техническом университете по адресу: 170026, г.Тверь, наб. Афанасия Никитина, 22.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « ¿0» 1 2-_199 ?г.

Актуальность проблемы. В последние годы практически во всех областях знаний бурно развиваются высокие технологии. Однако, общим моментом для всех без исключения высоких технологий является отсутствие методики и, соответственно, теории переходов в процессах от одной процедуры к другой в функции получения заданного конечного продукта. Это противоречие сложилось исторически, так как развитие технологических процессов, моделирование и создание информационно-вычислительных процедур разрабатывались и функционировали, в основном, параллельно, объединяясь (концентрируясь) только на решении локальных вопросов. Это привело к серьезному распараллеливанию указанных направлений, что крайне затрудняет обеспечение единого процесса «измерение - оценка - принятие решений» при необходимости получения конкретных результатов, учитывающих взаимовлияние всех составляющих технологического процесса.

Многолетний опыт автора по разработке информационно-математического моделирования и создания аппаратно-программных комплексов для технологических процессов, а также анализ отечественного и зарубежного опыта позволил сформулировать область исследований как структурно-информационно-математическое моделирование с кибернетических позиций совместно с созданием и обеспечением функционирования информационно-вычислительного комплекса. Объединение двух названных направлений предполагается не просто «сложить» для решения локальных задач, как это осуществляется в настоящее время, а направить на разработку многоитерационного процесса непрерывного уменьшения информационного пространства (размерности) для принятия решений от постановки задачи до получения конечного результата, - это и является целью исследования.

Для реализации поставленной цели в работе решаются следующие основные задачи:

1. Разработать классификацию структур моделирования технологических процессов и их типажей;

2. Разработать и адаптировать вычислительные процедуры уменьшения размерности информационного пространства для оценок и принятия решений;

3. Провести системный анализ ряда технологических процессов и выполнить по ним экспериментальные исследования;

4. Разработать системные требования к созданию информационно-вычислительного комплекса для функционирования высоких технологий.

Предметом исследования в настоящей работе являются информационно-вычислительные методы и процедуры, структурно-технологические решения, необходимые для моделирования сложных процессов.

В качестве объектов исследований выбраны высокие технологические процессы, функционирующие на основе применения электронного пучка, энергии электромагнитного воздействия и процессов сорбции.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались методология функционального моделирования, структурно-системный анализ, матстатистика, функциональные и информационные технологии.

Научная новизна:

1. Переосмыслено понятие высокой технологии как кибернетической системы.

2. Предложена классификация структур и типажей моделирования.

3. Предложена функциональная технология уменьшения, информационного пространства, включающая адаптацию вычислительных процедур группирования и анализа соответствия.

4. Разработаны требования к информационной технологии, объединяющей процессы структуризации процессов и переработки информации.

Практическая ценность работы: Разработаны структурные типажи моделей высоких технологий, позволяющие максимально типизировать технологию задач; алгоритмы и программы уменьшения информационного пространства для принятия решений; осуществлен системный анализ сложных развивающихся

процессов; выполнен комплекс экспериментальных исследований и реализованы модели создания высоких технологий на основе электронного пучка, магнитного поля, процессов сорбции; разработан комплекс экспериментальных и пилотных установок и устройств.

Апробация работы. Основные теоретические и методологические положения диссертации были доложены и положительно оценены на научно-методических семинарах ЛВТА ОИЯИ, на международном симпозиуме «Accelerator-Driven Transmutation Technologies and Applications» (Kalmar, Sweden, 1996 г.), на семинаре Главного управления растениеводства Минсельхозпрода РФ (Москва, 1994 г.), на заседании Секции «Экологическая безопасность» Научно-технического совета Министерства охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ (Москва, 1996 г.).

Результаты исследований, приведенные в диссертационной работе, внедрены в ЦНИИ им. Академика А.Н. Крылова г. Санкт-Петербург, ВНИИФТРИ г. Москва, на Калининской АЭС г. Тверь , на предприятиях Министерства обороны РФ, в различных регионах страны на предприятиях Министерства сельского хозяйства РФ, на Магаданском рыбоведческом комбинате.

Данная работа выполнялась в рамках проблемно-тематического плана научно-исследовательских работ и международного сотрудничества Объединенного института ядерных исследований.

• Тема 03-0-1008 «Теоретические и экспериментальные исследования электроядерного способа получения энергии и трансмутации радиоактивных отходов»;

• Тема 09-6-1019 «Развитие и сопровождение сетевой и информационно-вычислительной инфраструктуры ОИЯИ»;

• в рамках сотрудничества с Министерством энергетики США «Физическая защита, учет и хранение ядерных материалов в ОИЯИ»;

• вычислительных сетей проект NICE и применение Lab VIEW в управлении физическими установками»,

• в рамках Научно-технического сотрудничества с Германией «Разработка новейших технологий утилизации ядерных и химических отходов производства»;

• в рамках проекта «Экономическая утилизация надводных и подводных кораблей и др. техники в Северном регионе РФ».

Публикации. Основные результаты исследований изложены в 31 научной работе общим объемом свыше 15 печатных листов.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из: введения, пяти глав, заключения, списка литературных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрена задача классификации структур технологических процессов с целью поиска формальных процедур структуризации.

Все виды связей в процессах возникают в зависимости от знаний о процессе и результатов, полученных после обработки наблюдений, поэтому целесообразно поставить задачу их шкалирования и приведения к одной модели обобщенных связей. Для выделения типов ситуаций используем тот факт, что в случае процессов стремятся, как правило, к получению функциональных связей или к построению математических моделей, которые удобно называть информационно-функциональными структурами процесса f (X, Y ). Можно выделить четыре типа технологических ситуаций (задач или моделей) f (X, Y).

Первый тип (X и f неизвестны). Ситуация представляется наиболее естественной в случае слабо изученных процессов. Задачи по автоматизации таких процессов до последнего времени и не возникали. Здесь подразумевается отказ от априорных предпосылок при исследовании процесса, т.е. по существу

отсутствуют задачи в их традиционном смысле, так как они сводятся лишь к простому перечню целевых переменных.

Второй тип (X известен , Г неизвестна). Задача возникает при точно известных переменных, но при неизвестном характере их изменения. Она характерна для сравнительно хорошо изученных процессов. Например, перемешение некоторого инструмента происходит по трем координатам, но вид соответствующей кривой может быть и неизвестен. Нередко такая задача появляется, например, в результате априорного задания требуемых переменных.

Третий тип (X неизвестен, I известна). Вид модели продиктован априорными предпосылками. Это справедливо либо в случае изученных процессов, либо в случае плохо изученных, когда из соображений простоты получаемой модели принимают некоторые априорные предпосылки о форме зависимости.

Четвертый тип (X и Г известны). В задаче известен перечень необходимых переменных вместе с характером функциональной взаимосвязи между ними. Такая ситуация характерна для хорошо изученных процессов, в которых цель со временем все точнее «подгонялась» к информационной структуре процесса и наоборот. Это соответствует наиболее точному знанию ситуации.

В результате статистического анализа технологических процессов предложена классификация, представленная в табл. 1.

Как известно, все процессы проходят следующие стадии развития: становление (развитие); функционирование (стабилизация); затухание. Эти этапы объединены условным понятием «жизненный цикл процесса». В работе на формальном уровне представлены основные закономерности границ этих стадий как переходных моментов непрерывного процесса.

в

Таблица I

| Типы процессов

Особенности '' Струюуризо-1 ванные Слабоструюури-зованные Неструстуризо-ванные

Этап ! Эксплуатация | ' Физика, технология. эксг^атаиия Физика, технология

Характеризующие ! 1-Ьаестны переменные | полностью Известны частично Неизвестны

Аспект и масштабность Взаимосвязи организационного хаоактера Технологические, организационные и отдельные физические взаимосвязи Все виды взаимосвязей

Структурные типажи технологических процессов

Во второй главе, на основе переосмысления понятия высокой технологии рассмо1рены типажи моделируемых структур процессов. Как процесс в целом, так и любую из его процедур по характеру обратной связи можно подразделить на два вида: I) процессы прямого получения продукта, в которых обратная связь многозначна и выполняет роль только фиксатора исполнения; 2) процессы, в которых, из-за сложности проходящих преобразований, должны включаться многократные прохождения одних и тех же процедур, т.е. непрерывно возникают циркуляционные нагрузки. Число циркуляционных нагрузок тем выше, чем сложнее технологический процесс и чем он менее изучен. К этому виду, в первую очередь, относятся сложные неустойчивые физико-химические процессы, закономерности которых либо крайне трудно установить, либо в данных технологиях невозможно понять из-за отсутствия системы измерений и необходимых методов стабилизации таких процессов. Именно это свойство сложных процессов и определяет наличие высокой технологии.

Таким образом, под высокими технологиями будем понимать такие технологии, в которых для получения высококачественного чистого продукта необходимо обеспечить минимальные объемы циркуляции, т.е. уровень стабилизации обратных связей должен приближаться к уровню устойчивости прямых связей. Для малоизученных сложных физико-химических процессов стабильности функционирования весьма сложно и поэтому высокие технологии только в том случае можно считать реализуемыми, если будет иметь место надежная устойчивая процедура стабилизации процесса. Такая стабилизация может применяться для их различных сочетаний. Прямое решение вопроса по стабилизации можно условно разделить на три вида: 1) стабилизация внутри технологического процесса, т.е. стабилизация, которую можно достигнуть только с помощью резервов данного технологического процесса (совершенствование технологических и организационных решений и т.д.); 2) стабилизация процесса в целом на основе применения современных средств вычислительной техники, анализа и синтеза протекающих преобразований;

31 стабилюаиия с привлечением других технологических процессов (т.е. не входящих в состав данного процесса) и применяемых в том случае, если внутренние резервы для стабилизации исчерпаны.

Третий вид стабилизации, как было отмечено выше, характерен для самых сложных физико-химических процессов, т.е. для процессов высоких технологий. Эти процессы, в связи с их большой сложностью, а также с высокой степенью неопределенности, можно рассматривать как объект изучения по достижению стабильности за счет объединения двух различных процессов.

Какие бы сложные процессы не были, практически никогда все их процедуры не могут быть равнозначны по степени изученности (числу и содержанию циркуляционных нагрузок). Таковыми в редких случаях может быть либо весь процесс, либо его отдельные составляющие. Наличие в процессах хотя бы одной из составляющих предъявляет повышенные требования к процессу в целом, выделяя при этом два класса задач: 1) структуризация процесса; 2) выявление характера и содержания обратных связей. Взаимосвязь результатов двух указанных классов задач определяет, по существу, уровень стабилизации процесса. Этот уровень может рассматриваться как качественно новый критерий высоких технологий за счет применения комплексных воздействий. Так как это воздействие (в нашем случае это магнитное поле, электронно-лучевой пучок и др.) представляет собой самостоятельную технологию, весьма дорогостоящую и не всегда формализованную с точки зрения возможностей ее адаптации с конкретными процессами, остро встает вопрос о возможности выделения структурных элементов, которые прежде всего являются непосредственными объектами воздействия и, по существу, формирующими качество стабилизации.

Новое качество стабилизации для принятия решения можно будет рассматривать как структуру замещения соответствующих элементов технологического процесса. Это могут быть отдельные элементы, различные сочетания, прямые и обратные связи. Условно замещенные элементы как бы становятся в ояд ппоиедур технологического процесса, и характер адаптации

можно будет определять расчетным путем, где основную нагрузку будут нести методы совместного рассмотрения качественных и количественных параметров, обеспечивая тем самым системное изучение процесса в целом в любой заданный момент времени.

В результате глубокого анализа ряда новых физико-химических процессов, нами предложены структурные типажи этих процессов, как объекты моделирования. Необходимость выделения структурных типажей обусловлена технологией процесса моделирования, включающего последовательные действия, направленные на итерационное уменьшение информационного пространства, в соответствии с этапами моделирования.

В третьей главе приводятся результаты исследований по уменьшению размерности характеристик модели.

Все взаимосвязи, согласно модели, нельзя установить однозначно, почти все эти процессы относятся к слабоструктуризованным, и поэтому окончательное решение по выбору типажа модели можно определять путем анализа переменных, характеризующих взаимосвязи. Здесь возникают задачи сокращения информационного пространства для принятия решения. На данном этапе работы мы остановились на двух главных задачах, решение которых, с нашей точки зрения, позволит корректно регламентировать объект высокой технологии.

Первая задача - одна из самых сложных, это возможность совместно рассматривать качественные и количественные переменные. Для высоких технологий такое положение является весьма характерным, так как эти технологии являются принципиально новыми, непрерывно развивающимися, и для которых далеко не всегда удается сформировать соответствующие системы измерений. В этом случае остается только одно решение - совместно изучать количественные и качественные характеристики, создавая при этом и временные системы измерений и оценки результатов.

Вторая задача -это разработка метода группирования переменных с целью установления степени структуризации процессов. Прямая цель решения этой

шачи направлена на выявление качества взаимосвязей, как для каждого элемента отдельно, так и для процесса в целом.

В связи с этим предложено два метода, необходимые для поиска решения поставленных задач - это метод анализа соответствий и метод группирования, позволяющий синтезировать имеющуюся информацию

В работе предложен модифицированный метод анализа соответствий применительно к таблицам сопряженности и наблюдений.

Предложенный анализ соответствий принципиально не отличается от метода главных компонент, за исключением использования метрики, отличной от евклидовой:

•V I Уч Ук,

¿(¡М) - Г — (-......

с, г, гк (1)

где I и к - два объекта (признака), уц, с/, - оценки совместной и маргинальных вероятностей по отношению к объектам. Такой метод является частным случаем разложения Карунена-Лоэва.

Важной особенностью предложенного метода является одновременное представление на факторной плоскости как переменных, так и наблюдений с их связями, что позволяет наглядно представить отношение эквивалентности на множестве объектов Е.

Разработан алгоритм унифицированного представления качественных и количественных переменных разнородной информации.

Модифицированный метод анализа соответствий может применяться для исследования практически любых процессов, которые характеризуются данными, представленными в различных шкалах измерения, т.е. качественными и количественными характеристиками и в данной работе используются при описании структур. взаимосвязей и для формирования сравнимых целей и результатов предлагается метол группирования переменных.

На основе исходных данных (в виде таблицы измерений, частот или качественных оценок) требуется сгруппировать переменные в однородные классы (с точки зрения их сходства, сходства их профилей или совпадения качественных характеристик), причем отличные переменные должны при этом разделяться. Эти группы могут соответствовать либо разбиению множества переменных, либо вложенной иерархии.

При этом разбиение множества Е называется такое семейство р (Е) классов, что

ГА ер(Е))

>===> АпВ*0 или АиВ=А=В,

УВ е р(Е)\

а в объединении получается все исходное множество,

и А1 = Е 1

Иерархией подмножеств из Е называют такое семейство фЕ) , что:

1) любое одноэлементное множество принадлежит (Е);

2) Ее ф)

А п В *0 или

3 )ЧАе<р(Е) и \/В € <р(Е) ====> • (А э В или

I ВиА)

Иерархия представляет собой множество вложенных разбиений.

Данный метод построен на использовании понятия «эталонных точек» и является итерационным: .

- на первом шаге задаем начальные центры группирования;

- на основании некоторого правила выделяются группы, формируемые

вокруг каждого центра группирования;

- для каждой такой отдельной группы по некоторому правилу

определяются новые центры группирования. При этом для определения

новых центров группирования не обязательно использование правила, совпадающего с правилом выделения групп;

- проверяется устойчивость итерационного процесса, т.е. пока на следующем шаге не будет получаться тоже разбиение, что и на предыдущем. Если режим процесса группирования не является устойчивым, то переходим ко второму пункту. Иначе процесс группирования считается законченным.

При реализации такого метода группирования удается избавиться от ряда недостатков, которые присущи большинству из известных методов группирования, а именно:

• возможность получения единичных групп. В данном случае под единичной группой понимается такая группа, которая содержит лишь центр группирования;

• отсутствие цепного эффекта, т.е. отсутствие тенденций включать в одну группу двух элементов разбиваемого множества связанных цепочкой «близких» элементов;

• возможность получения разбиения исходного множества как на непересекающиеся классы, так и на группы, пересечение которых не является пустым;

• отсутствие необходимости задания произвольных порогов дтя окончания процесса группирования.

В четвертой главе приведены результаты функционирования процессов высоких технологий. Под функционированием в данной работе понимается комплекс, включающий: экспериментальные исследования, натурные испытания, математическое и информационное моделирование, объединенное

информационно-вычислительным комплексом.

В результате проведения экспериментальных исследований были найдены закономерности итераций процессов, последнее рассматривается как относительно автономные процедуры, разномасштабная и разнохарактерная

информация по которым объединяется единым вычислительным процессом. Так, для процессов с воздействием магнитного поля последовательность процедур осуществлялась следующим образом: «Системный анализ сельскохозяйственных культур и почвы - сокращение информационного пространства полученных результатов - математическое моделирование - натурные испытания - оценка полученных результатов»; для процессов герметизации и разложения БОВ это -«математическое моделирование - требования к опытному образцу - технология функционирования - экспериментальные исследования»; для процесса анализа и очистки нефти от вредных примесей - «физическое моделирование - натурное моделирование -экспериментальные исследования на пилотной установке».

По первому процессу были получены практические результаты, часть из которых представлена в табл. 2 и 3.

При изучении процессов герметизации контейнеров и разложении БОВ ставилась задача комплексного воздействия на люизит (основной компонент БОВ) структурная формула которого, как известно:

О—Ав-СН = СН-С1 СГ

Суть высокой технологии воздействия на это вещество - такое разрушение структуры, которое позволяло бы применять и воздействие электронного пучка, и механическое вращение контейнера и взаимодействие получаемых промежуточных продуктов с внешней средой. Все три названных компонента изучались итерационно: системно-информационный анализ по выявлению параметров - уменьшения информационного пространства (размерности) -натурное моделирование. В результате проведенных исследований по изучению структуры и содержания обратных связей, предложена конструкция устройства, обеспечивающего герметизацию контейнера и последующего разложения, а также технология уничтожения БОВ - как одной из важнейших государственных проблем.

Таблица;

НПО «Подмосковье» РАСХН

Вариант Полевая Выжива- Число продуктив- Урожай Прибавка

всхожесть емость ных растений ц/га %

% % на 1 м1

Сечена озимой

пшснииы

протравливания

Контроль 78.8 61,0 686 40,3

Опыт(ГрМП) 68Д 63,6 646 47,6 18

С протравливанием

Контроль 78.8 59.3 593 36,7

Опыт (ГрМП) 71.1 60,9 726 49,4 35

Семена ячменя

Без протравливания

Контроль 49,2 468 39.0

Опыт ^ГрМП) 52,1 S42 43.2

С протравливанием

Контроль 49,7 461 41.3

Опыт(ГрМП) 60.8 525 42.0 2

Таблица 3

Всероссийский НИИ по зернобобовым и крупяным культурам РАСХН г.Орел. Получены прибавки после обработки семян устройством ГрМП ЦЕФИ г.Дубна

Показатель Обработанные секека Контроль Прибавка

1. Накопление сырого протеина в 10,72 10,12 0,60

зеленой массе гороха, %

2. Накопление сырого протеина в 21,86 20,47 1,39

семенах гороха, %

3. Полевая всхожесть семян, %

гороха 73 63 10

ячменя 98 78 20

гречихи 85 82 3

проса 54 45 9

4. Урожай семян, в тоннах/га

гороха 2,49 2,15 0,34

ячменя 3,16 2,93 0,23

гречихи 2.57 2,13 0,44

проса 3,46 3.21 0,25

Наиболее трудоемкими исследованиями, выполненными в рамках данной работы явились работы по изучению процессов анализа и очистки нефти от вредных примесей при ее транспортировке в трубопроводе. Исследования проводили параллельно: и натурные испытания, и математическое моделирование. Последнее можно рассматривать как новый инструмент повышения качества обратной связи и по физике потока, и по его устойчивости, оценка которого производилась в результате анализа сформированного и уменьшенного информационного пространства.

В результате исследований были получены принципиально новые теоретические результаты, не в отрыве от функционирования процесса, а непосредственно в его динамике. Так, например, расчитаны критические размеры молекул, которые определяют устойчивость процессов сорбции. «Размеры» молекул берутся из расчетов их взаимодействий, модифицируя их тем или иным выбором интервала взаимодействия ф /г. Наиболее известным является потенциал Леннард-Джонса: а а

<р(г) =4е[ (—)п - (~—)6]; гп1и = 2 1,6 а г г

Первое слагаемое можно объяснить на основе квантовой механики в картине максимольного проникновения электронных плотностей двух молекул когда начинает преобладать отталкивание, второе - описывает диполь-дипольное взаимодействие (оно собственно и определяется как вандервальсово взаимодействие. Конечно, это не единственно возможный выбор (р (г), но он удобен, широко используется и в терминах а, £ интерпретируется весьма широкий круг физико-химических явлений а газах, жидкостях, твердых телах.

° rmin

Рис. 2.

Точки гтт и а определяются из требований d

— <р(г)/ гтт = 0 «равновесноерасстояние»

dr

<р(г)/а = 0 «минимальное сближение»

Кинетический диаметр расчитан по гтт. Нам представляется целесообразным привести значения размеров некоторых молекул.

Таблица

Критические размеры молекул

Молекула

Критические размеры А

Гелий

Водород,ацетилен

Вода, кислород, окись углерода, углекислый газ

Металмеркаптан

Пропан, п-С4, до П-С12

Пропилен

Этпомеркаптан, бутен-1, бутен-2(транс) Дифторхлорметан (И22) Изо С22 Циклогексан

2,0 2,4. 2,8

4.5 4,9

5.0

5.1 5,3

5.6 6,1

Метод получения функциональных критических размеров молекул позволи сделать вывод, что возможность установления индикаторов- регуляторе сложного технологического процесса. Этот результат дополнительн

подтверждает объективность рассмотрения высоких технологий как процессов с циркуляционными связями, эффективность которых будет тем выше, чем более понятен процесс их уменьшения на основе структуризации, .сокращения информационного пространства я поддержки функционирования информационно вычислительного комплекса.

В пятой главе рассмотрены требования к информационно-вычислительному комплексу (ИВ ЕС).

Осуществление структуризации информации должно предусматривать такую комбинаторику информации и технологии ее переработки, чтобы всегда было реализовано главное технологическое свойство ИВК - рассматривать, анализировать и обрабатывать данные по единым шкалам характеристик однородности. Особенно важно последнее при создании баз данных разнохарактерной информации, когда полученные уже локальные решения необходимо рассматривать для достижения одной общей цели.

В данной работе этой проблеме уделяется особое внимание, так как без ее решения практически нельзя создать базу данных, которая бы, вобрав в себя всю имеющуюся информацию, позволяла системно и оперативно решать вопросы ретроспективы, оценки существующего состояния и прогнозирования перспективы.

Проведенный анализ исходной информации для решения поставленной задачи показал, что она отражает разнохарактерность научных направлений, различные технологии проведения исследований (методологии, методы и системы измерений, методы и технология обработки данных и т.п.). Отсутствие опыта по объединению разномасштабных данных в одну систему не позволяют создать в «лоб» автоматизированную базу данных на основе принципа наименьшего различия и выполнения главного условия для эффективного функционирования баз - одноразового ввода данных и многократного их использования, не загрубляя динамичности процессов. Информационно-вычислительный комплекс включает две подсистемы: измерения и оценок и соответственно решений. В подсистеме

оценок, в принципе участвующей во всех технологических процедурах комплекс основная нагрузка должна принадлежать первой процедуре - сокращени объемов информации на этапе ее подготовки к процессам вычисления. На схел (это блок А) выделены однородные по технологичности обработки ииформащ блоки А и Б.

Основное назначение блока А - представление в одних структурны координатах содержания с целью выделения однородных групп системно информации. В качестве координат выступают функциональные признак объектов. В работе дана их структурная классификация и на ее основ предложены функциональные признаки процессов. Функциональные признаю являющиеся типовыми классификационными структурами, выполняют дв функции:

1. Функциональные признаки, отражающие возможность осмыслени. пользователем своей задачи с точки зрения корректности и полноты поставленное задачи, то есть какие из аспектов, указанных процессов не учтены, имеете: ли взаимосвязь между значениями параметров, характеризующих каждый и: признаков и т.д.

2. Функциональные признаки, по форме представляющие собой типовьк выражения многолетнего опыта человечества по представлению, измерению дл> оценки и принятия решения по различным объектам, позволяет создать типовук структуру кодирования информации содержательных характеристик, обеспечивая тем самым возможность типизации технологии обработки данных.

Структура координат блока А (и А1, и А2) может рассматриваться как единая система адресов. При формировании баз знаний и данных совершенно не обязательно использовать все структурные элементы блока А. Исходя из этого положения, структуру блока А можно считать базовой информационной структурой, из которой в процессе подготовки данных можно комбинировать (монтировать) различные сочетания элементов, исходя ш конкретных целей пользователя.

Рис. 3.

Блок Б «структура технологических процедур» включает блоки Б1 и Б2. Последний состоит из подблоков Б2.1, Б2.2, Б2.3 и Б2.4.

Если задача блока А заключается в структурном представлении содержания информации, то задача блока Б состоит в типизации технологических процедур обработки данных.

База знаний (данных) - Б1 - это формирование информации в соответствии с А1, где могут иметь место как локальные образования данных, так и пересекающиеся (Б1.3, Б1.4, Б1.5).

В соответствии с типовыми требованиями (Б2.1) представления данных, все условные единицы информации (множества с минимальным отличием) формируются в соответствующие массивы (Б2.2 и Б2.3) по фкуюсциональным признакам. Блоки Б2.2 и Б2.3 должны включать и требования пользователей, и возможности (варианты) технологий обработки данных.

Типовые технологические процедуры (Б2.4) являются одновременно и типовой структурой вариантов запроса, обеспечивающих непосредственно решение задач. Как видно из схемы, все блоки связаны между собой прямыми и обратными связями. Это позволяет реализовать типовой принцип «входимости» в систему. В рамках данной работы были проведены исследования по возможности типизации информационных признаков, переменное сочетание которых по сути, является системными требованиями к установлению структуры массивов по содержанию данных и к выявлению однородности этого содержания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований разработана технология системного моделирования для сложных многофакгорных процессов. В основу этой технологии положены две принципиально новых концепции, которые были разработаны в результате переосмысления понятия высокой технологии. Так,

зтором предложено рассматривать высокую технологию как циркуляционный роцесс, устойчивость которого отражается качеством обратных связей, интезирующих в себе взаимообусловленные составляющие соответствия «ресурс потребность». Глубина проработки «измерения-оценки и принятия решений» :егла должна соответствовать критерию качества «ресурс - потребность».

На основании этих концепций в работе предложена классификация структур гхнологических процессов, учитывающих и жизненный цикл получения продукта тенденцию уменьшения информационного пространства для принятия решений и разработаны типажи структур моделирования.

В работе предлагается типовой информационно-вычислительный комплекс, еализующий две независимые функции в одной информационной технологии, редназначенный для моделирования и решения задач в процессах высоких гхнологий различной физической ориентации. Таковыми функциями являются: ) структуризация функциональной информации по последовательным роцедурам формирования исходных данных, однако функциональности нформашш, упорядочение по этому признаку массивов и собственно решения; 2) оделирование (чаще всего итерационное) технологии решения. Большое место в оздании указанной технологии занимает процесс уменьшения размерности для олучения результатов. Последнее крайне важно для функциональных оценок, ребующих объединения различных процессов. В работе приводятся азработанные и адаптированные автором алгоритмы анализа соответствий и руппирования переменных.

Большой удельный вес в работе уделяется практической направленности сследований. В качестве объектов экспериментальных исследований были ыбраны актуальные объекты - герметизация контейнеров с БОВ, разложение ОВ, повышение качества и объемов продукции сельскохозяйственных ехнологий, очистка жидкостей и газов от вредных примесей при их ранспортировке в трубопроводах. Основным содержанием экспериментальных сследований явилось воздействие на указанные процессы соответственно

электронного пучка, магнитного поля и сорбции. Технология экспериментальных исследований включала математическое моделирование, применение и развитие процедур информационной технологии, (натурное) моделирование, физический эксперимент. Различный уровень изученности рассмотренных процессов не позволил в полной мере и с одинаковым качеством реализовать результаты исследований.

Однако в работе доказана и решена задача создания гибкой, открытой самоорганизующейся информационной технологии для решения комплекса задач высокой технологии.

В перспективе автор предусматривает системное изучение высоких технологий на основе полученных результатов.

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

1. Виноградов А.Ф., Первушов В.И., Самойлов В.Н. и др. Программа проверки комплекса ЭВМ БЭСМ-4 ЕС-5012 в формате ЕС ЭВМ - Дубна: 1974- 13 с.

2. Безрукова Н.Б., Виноградов А.Ф., Самойлов В.Н. и др. Накопители на магнитных дисках ЕС-5052 на ЭВМ БЭСМ-4 - Дубна: 1975 - 9 с.

3. Безруков Б.А., Виноградов А.Ф., Самойлов В.Н. и др. Организация связи двух процессоров ЭВМ СДС-1604Л,- Дубна: 1975 - 10 с.

4. Виноградов А.Ф., Говорун H.H., Самойлов В.А. и др. Система для измерения камерных снимков на базе полуавтоматических измерительных приборов, работающих на линии с ЭВМ.- Дубна: 1975,- 25 с.

5. Говорун H.H., Самойлов В.Н. и др. Развитие системы обработки камерных снимков на полуавтоматических приборах ПУОС-САМЕТ на линии с ЭВМ БЭСМ-4. - В кн.: Объединенный институт ядерных исследований,-Дубна: 1977 - с. 176-177

6. Будкин Л.В., Иванов В.В., Самойлов В.Н. Основные принципы сопряжения ЭВМ ЕС-1010 с НМЛ ЕС-5012 в стандарте КАМАК,- Дубна: 1978-8 с.

7. Ажгирей A.C., Будкин Л.В., Самойлов В.Н. Электронная аппаратура установки МАСПИК на линии с ЭВМ. В кн.: X Международный симпозиум по ядерной электронике -Дрезден. 1980- с. 10-16.

8. Никитюк Н.М., Самойлов В Н., Р.Шюсслер. Устройство хгя преобразования унитарного кола в двоичный с ассинхронным способом управления,-Дубна: 1982 г.- 10 с.

9. Ажгирей Л.С., Взоров И.К., Самойлов В.Н. и др. Двухплечевой магнитный спектрометр для исследований в области релятивистской ядерной физики.(установка МАСПИК-2).// В кн.: Совещание по исследованиям в области релятивистской ядерной физики.- Дубна: 1982.Труды - Дубна,- 1982., с.83-91.

10. Взоров И.К., Самойлов В Н. Программа ввод/вывода управления НМЛ для ЭВМ ЕС-1010, имеющей устройство связи с НМЛ ЕС-5012 в стандарте КАМАК,- Дубна: 1985,- 5 с(ОИЯИ.51-85-857)

П.Самойлов В.Н. и др. Система пропорцион&тьных камер магнитного спектрометра.// ПТЭ - 1987,- №4., с.44-48

12. Будням С., Самойлов В.Н. НМЛ ЕС-5012 на ЭВМ М-222 - Дубна: 1977 -50 с.

13. Самойлов В.Н. и др. Программно-технический комплекс сбора, обработки и архивирования физической информации о цепной ядерной реакции на базе шины VMEbus. - Дубна: 1996 - 14 с.

14. Будкин Л.В., Иванов В.В., Самойлов В.Н. Программное обеспечение устройства связи ЭВМ ЕС-1010 с НМЛ ЕС-5012 в стандарте КАМАК. Дубна: 1978.- 13 с,/ОИЯИ. 11-12068/.

15. Afanasiev S.V., Samoilov V.N. The Data Acquistion and Trigger Systems for the Forward Detector of the Spectrometer Sphere.// Proc. of the Intern. Symposium - Electronic Instrumentation in Physics - Dubna, may 1991 - p. 8593.

16. Samoilov V.N., Korenev S.A. High Current Pulsed Ion Inductor Accelerator.// J1NR International Workshop. Nuclear Methods For Transmutation of Nuclear Waste - Dubna, may 1996, p. 42-46.