CC BY
42
16 декабря 2011 г, 18:11
Т-Сотт #10-2010
(Технологии информационного общества)
Интелектуальная поддержка формирования экспертных оценок качества технических решений, принимаемых при разработке телекоммуникационных систем
Обосновывается актуальность проблемы автоматизации экспертной деятельности на основе разработки и внедрения телекоммуникационных экспертных систем, как систем интеллектуальной поддержки процесса формирования экспертных оценок качества проектно-технических решений, предлагаемых к реализации в ходе создания перспективных телекоммуникационных систем. Сформулированы основные принципы разработки телекоммуникационных экспертных систем.
Ненадович Д.М.,
Департамент эксплуатации и управления сетями связи
ОАО «Ростелеком»
В настоящее время в отечественной и зарубежной практике интенсивно ведутся работы по использованию информационных и интеллектуальных технологий при проектировании. производстве н эксплуатации средств и комплексов инфокоммуникационных систем, транспортной составляющей которых являются телекоммуникационные системы (ТКС), представляющие собой совокупность сложных, пространственно распределенных сетей, обладающих свойствами мультиссрвисности (возможностями обеспечить предоставление пользователям различных ин-фокоммуникационных услуг) и гетерогенное™ (возможностями совмещения различного вида оборудования и технологий).
В качестве превалирующей тенденции развития ТКС, в настоящее время, рассматри-вастся концепция Л’О'Л' (Л'елт СепегаГюп \eiwork). которая отражает тенденции объективного процесса конвергенции действующих и перспективных сетей связи различного назначения, осуществляемой под эгидой большого количества международных организаций. специализирующихся на разработке нормативной базы в сфере телекомму1шкащ1Й. Основной финансовой целью создания Л'О'.У является увеличение прибыльности телекоммуникационных проектов за счет снижения капитальных затрат, с одной стороны, и. расширения перечня услуг, предоставляемых абонентам с различными покупательными способностями, с другой.
В условиях высокой динамики развития телекоммуникационной сферы одной из основных проблем, стоящей перед разработчиками ТКС. является оценка целесообразности выбора из большого многообразия новых сетевых технологий и реализующих их программно-аппаратных средств, практически ежегодно появляющихся на телском-муникациионном рынке, одной или нескольких совместимых технологий (не исключая разработку собственных). При этом, как правило, предполагается, что использование новых базовых технологий и реализующих их средств должно обеспечить расширение перечня услуг и прирост качества предоставления услуг конечному пользователю, при миниматьиых (приемлемых) затратах ресурсов на их реализацию (т.е. обеспечить коммерческую привлекательность проекта). В этих условиях, существенно возрастает роль систем автоматизированного проектирования ТКС. развитие которых выделилось, в настоящее время, в от-
дельное направление решения проблемы искусственного интеллекта [1.2].
Близкими по содержанию к задачам разработчиков ТКС. решаемым на этапе обоснования целесообразности выбора базовых телекоммуникационных технологий, являются задачи стоящие перед специалистами, осуществляющими экспертизу качества технических решений, предлагаемых в ходе проектирования ТКС. В рассматриваемом случае, в качестве экспертов могут выступать либо представители оказывающих организаций, либо специально создаваемые группы независимых экспертов. Процесс создания ТКС происходит в непрерывном соревновательном взаимодействии экспертов и разработчиков системы. При этом соревновательный характер процесса взаимодействия должен быть направлен на решение задач повышения качества проекта в целом, так чтобы его содержание, в терминах теории игр. могло быть сформулировано как многошаговая позиционная неантогонистичсская игра предполагающая приблизительно равные возможности сторон.
Вместе с тем, практика показывает, что разработка сложных технический систем, к классу которых, безусловно. относится ТКС, осуществляется на основе широкого использования средств САПР и, как правило, большим коллективом хорошо подготовленных специалистов в области телекоммуникаций составляющих в совокупности полноценные предприятия - системные интеграторы, активно взаимодействующие с проектными организациями. Тогда как экспертная деятельность, представляющая собой вполне самостоятельный процесс, направленный на повышение качества проектирования ТКС. в большинстве случаев. осуществляется, небольшой группой спсциатистов в той или иной области телекоммуникаций с минимальным использованием средств автоматизации [3].
Кроме того, как показывает практика, организация экспертной деятельности в сфере телекоммуникационных проектов, в большинстве случаев, сводится к субъективной оценке экспертом степени соответствия представленных разработчиком материалов (отчетов, оборудования, сегментов или опытных участков ТКС и т.д.) субъективно же заданным требованиям технического задания. При этом, в ходе формирования экспертного заключения, в лучшем случае, используются коллективные методы работы (обмен
III
мнениями, «мозговой штурм», метод «суда» и т.д.). Методы. направленные на снижение организационных сложностей коллективной работы (анкетирование, интервью, анкетирование с участием интервьюера), а также на снижение степени субъективности экспертных оценок (множественные сравнения, парные сравнения, масштабирования, ранжирования, свертки) на практике, как правило, не используются.
В этих условиях, результаты анализа реальных соотношений сил и средств участников проектов ГКС и организации их деятельности, явно указывают на то. что процесс экспертной деятельности должен быть автоматизирован не в меньшей степени, нежели процесс разработки системы. Наиболее перспективным направлением автоматизации процесса экспертной деятельности выглядит создание систем поддержки принятия экспертного решения о качестве проектных решений, предлагаемых разработчиками для реализации в ТКС в ходе проектирования системы. При разработке систем поддержки принятия экспертного решения необходимо учитывать накопленный, к настоящему времени, опыт ра (работки интеллектуальных систем и, в особенности, самого востребованного практикой направления-создания экспертных систем [3].
При разработке телекоммуникационных экспертных систем (ТКЭС) необходимо учитывать объективные различия между экспертной деятельностью и оценочной составляющей деятельности разработчиков в процессе проектирования ТКС. Основное различие состоит в том. что приоритетными объектами экспертной деятельности являются внешние (потребительские) свойства системы, тогда как оценочный аспект деятельности разработчиков требует, прежде всего, оценки качества конкретных технических решений по полному перечню решаемых задач проектирования, непосредственно связанному с конкретными вариантами построения программно-аппаратных комплексов ТКС (оценка внутренних свойств разрабатываемой системы). Поэтому, алгоритмическое обеспечение ТКЭС должно рафабатываться с учетом направленности на формирование экспертных оценок, основанных на анализе значений некоторых обобщенных показателей качества проектируемой системы, характеризующих особенности предлагаемых технических решений и непосредственно отражающих существенные свойства проектируемой ГКС, определяющие технический облик системы в целом [31.
Кроме того, учитывая тот факт, что оценочная функция разработчика ГКС в процессе создания системы, как правило, ограничена контролем за неукоснительным выполнением требований, субъективным образом сформулированных в техническом задании на рафаботку. эксперт-
ная деятельность при формировании П должна включать элементы исследовательского характера и предусматривать анализ границ достижимости показателей качества перспективной системы при учете возможностей существующих и перспективных телекоммуникационных технологий. I !о результатам проводимого анашза от этапа к этапу проектирования требования технического задания должны соответствующим образом корректироваться.
Таким образом, в настоящее время, возникло и непрерывно углубляется объективное противоречие между субъективным характером формирования экспертных оценок качества проекта ТКС, с одной стороны, и ростом степени обоснованности проектно-технических решений на основе широкого внедрения в процесс разработки средств САПР, с другой стороны.
В этих условиях, актуальность разработки телекоммуникационных экспертных систем, позволяющих автоматизировать деятельность немногочисленных по составу и разнородных по специализации групп экспертов не вызывает сомнений. Рост степени объективности экспертных оценок на основе внедрения в практику экспертной деятельности интеллектуальных систем поддержки принятия решений, позволит существенно уменьшить риски возникновения ошибок проектирования и. как следствие, финансовые потери при реатзации проектов ТКС. Результаты анатиза задач, стоящих перед ТКЭС, покапывают, что по классу решаемых задач систему целесообразно классифицировать как комбинированную: диагностическую прогно-шрующую. поддерживающую принятие решения. По способу реализации ТКЭС необходимо классифицировать как квспидшшшческую ЭС с возможностью организации на основе локальных вычислительных сетей ПВЭМ. По степени интеграции программного обеспечения Т КЭС должна быть классифицирована как гибридная, функщюнируюшая как интеллектуальная надстройка нал пакетами прикладных программ, реализующих структурные и функциональные модели проектируемых ТКС. методы оценки ЭПК и оптимизации требований к ЭСИК различных уровней ЭМ ВОС. Кроме того. ТКЭС должка быть обучаема и обладать объяснительными возможностями.
Результаты проведенного анализа моделей представления знаний показывают, что наиболее предпочтительной для реализации в ТКЭС моделью представления знаний вы глядит модель, реализованная на основе комплексного -продукционно-фреймового подхода с исполь-зованием комбшшрованных стратегий разрешения конфликтов. 11рнмер структуры ситуационного фрейма и функциональная схема интерпретатора знаний ТКЭС представлены на рис. 1-2.
Канальный уровень ( Имя фрейма)
Имя слота Значение слота Способ оценки вероятности выполнения требования к ЭПК производительности Присоединенная процедура
Вероятность выполнения требования к ЭПК производительности 0.996 С. <*)=0< «и-(*)5 сим» Свертка условных вероятностей
Рис. I. Пример структуры фрейма ТК'Х'
112
Сопоставление
Конфликтное
множество
Критерии разрешения конфликтов
База данных
(результаты
модели ро вания- База знании ТКЭС
оцеииваний-
экстралопяции)
Разрешение
конфликтов
Вывод результатов моделирования-оценки-экстраполяции
Формирование заключения о качестве ПТР
Рис. 2. Обобщенная схема функционирования интерпретатора ТКЭС
Результаты анализа жизненного цикла ЭС (этапиость разработки и ввода в эксплуа-тацию ЭС. представлена на рис. 3) позволяют отметить, что одной из главных задач, определяющих успех разработки ТКЭС. является этап разработки прототипа. Разрешению противоречия между требованиями к экономичности процесса создания прототипа и его функциональности способствует многоэтапный подход к разработке и совершенствованию прототипа ТКЭС. предусматривающий реализацию па ранней стадии базовых ЭС (EMYCIN. KAS) и средств автоматизации процесса конструирования и модификации ЭС (RLL, TEIRESIAS) с последующим усложнением инструментария (Rl.l.. OPS 5, PROLOG) и принятием решения о целесообразности реализации в промышленном варианте ТКЭС процедурных языков програм мирования, ориентированных на обработку символьной информации (LISP. /\TERLISP).
В работе f3] разработаны варианты концептуальной и функциональной составляющих поля знаний ткэс. Представлен вариант обобщенного алгоритма функционирования телекоммуникационной экспертной системы, реализующей поддержку принятия экспертного решения (формирования экспертной оценки) на основе данных (трансформирующихся в знания), полученных из внешних источников, от экспсртов-доноров. данных от реализации процедур нечеткого и стохастического моделирования, оценивания-экстраполяции, а так же данных полученных из системы-аналога (опытного участка) разрабатываемой ТКС.
Результаты анализа экономического эффекта от реализации ТКЭС позволяют сделать вывод о высоком уровне рентабельности внедрения системы в процесс проектирования. Так, например, опыт реализации проектов по развитию ГКС крупнейшими отечественными операторами (ОАО «Ростелеком». ОАО «МТС») показывает, что потери из-за ошибок при проектировании сетей составляют приблизительно 10-12% от стоимости проекта.
В этом случае, учитывая тот факт, что ежегодные расходы на развитие сетей крупных российских операторов составляют сотни миллионов долларов в год. экономический эффект от реализации ТКЭС. позволяющей предотвратить хотя бы 50% ошибок), может составить порядка 14 миллионов долл. в год (при реализации 100 миллионного проекта).
(Исполнители:
эксперт-пользователь.
эксперты-доноры, инженер по знаниям)
(Исполнители:
акспврты-доноры,
инженер по знаниям)
(Исполнители: инженер по знаниям)
(Исполнители сенер по эиания программист)
(Исполнители:
программист)
(Исполнители
(Исполнители: эксперт-лопьзоветель. программист, инженер по знаниям)
Идентификация (участники, роли, проблема,цепи)
Концептуализация (виды данных, подпроблемы, стратегий, взаимосвязи между объектами, виды неопределенности, состав знаний )
Структурирование (разработка поля знаний)
Формализация (описание понятий и отношений на формальном уровне)
Разработка прототипа
Тестирование
Опытная эксплуатации
Рис. 3. Основные тганы разработки и внедрения ТКЭС
В итоге, экономический эффект от реализации ТКЭС может более чем на порядок превысить суммарную стоимость разработки и годовой эксплуатации экспертной системы.
Литература
I. Гаврилова Т-А-, Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. - C-Пб.: Питер. 2000. - 3X2 с.
2 Попов Э.В. Экспертные системы: Решение неформализованных задач в диалоге с ЭВМ. - М.: Наука. 1987. - 284 с.
3. Ненадович Д.М. Методологические аспекты экспертизы телекоммуникационных проектов. - М. Горячая линия - Телеком. 2008 - 272 с.
ИЗ
