CC BY
61
УДК 004.89 ББК 32.973 С 37
Симанков В.С.
Доктор технических наук, профессор, научный консультант кафедры компьютерных технологий и информационной безопасности Кубанского государственного технологического университета, Краснодар, e-mail: vs@simankov.ru
Черкасов А.Н.
Кандидат технических наук, докторант кафедры компьютерных технологий и информационной безопасности Кубанского государственного технологического университета, Краснодар, e-mail: cherk@mail.ru
Методика анализа и синтеза интеллектуальной системы в рамках ситуационного центра
(Рецензирована)
Аннотация. Предложена методика анализа и синтеза интеллектуальной системы ситуационного центра для решения задач различного класса и на ее основе определены режимы функционирования ситуационного центра. Рассмотрены основные информационные системы ситуационного центра, обеспечивающие полный цикл его функционирования и описана последовательность организации оптимальной структуры интеллектуальной системы ситуационного центра.
Ключевые слова: методика, анализ и синтез, функция полезности, интеллектуальная система, решение задач, ситуационный центр.
Simankov V.S.
Doctor of Technical Sciences, Professor, Scientific Consultant of Computer Technologies and Information Security Department, Kuban State University of Technology, Krasnodar, e-mail: vs@simankov.ru
Cherkasov A.N.
Candidate of Technical Sciences, Doctoral Candidate of Computer Technologies and Information Security Department, Kuban State University of Technology, Krasnodar, e-mail: cherk@mail.ru
Technique of the analysis and synthesis of intelligent system within the situational center
Abstract. The paper presents the technique of the analysis and synthesis of intelligent system of the situational center to solve problems of various classes and on its basis to determine the modes offunctioning of the situational center. The authors examine the main information systems of the situational center providing the complete cycle of its functioning and describe the sequence of the organization of optimum structure of intelligent system of the situational center.
Keywords: technique, analysis and synthesis, utility function, intellectual system, problem solving, situational
center.
Сегодняшние обстоятельства в мировой экономике, политике и социальной сфере, а также мировой и российский опыт использования ситуационных центров показывает их эффективность и необходимость постоянного совершенствования интеллектуальной составляющей информационных систем поддержки принятия решений.
Использование разнородных систем, включающих программно-аппаратные комплексы, субъекты принятия решений, математические и эвристические методы принятия решений в рамках единой интеллектуальной системы ситуационного центра, позволит обеспечить выполнение большого числа задач с привлечением минимального количества ресурсов. Обобщенная структурно-функциональная схема ситуационного центра была обоснована и представлена на рисунке 3 работы [1, с. 169].
Информационные системы, обеспечивающие интеграцию программно-аппаратных средств в рамках интеллектуальной системы ситуационного центра
Подсистема «Мониторинг и анализ ситуации»
Большое место в структуре ситуационного центра занимают задачи, связанные с мониторингом, анализом и оценкой ситуации, где решаются следующие основные задачи:
Статья выполнена в рамках гранта РФФИ № 14-07-00802 «Разработка адаптивной архитектуры информационно-аналитических платформ построения защищенных систем ситуационных центров».
1. Мониторинг информации различного формата, разнородной и разрозненной по своему составу.
2. Оперативное отслеживание единого информационного пространства.
3. Контроль и оперативное воздействие на основании своевременной информации [2].
Подсистема «Прогнозирование и планирование»
К основным решаемым задачам в процессе прогнозирования стоит отнести:
• прогнозирование показателей различного назначения и формата;
• формирование комплексных интегральных оценок;
• выполнение целевых прогнозных расчетов с учетом различных параметров;
• обоснование значимости и оценка достижимости целей развития.
Подсистема «Поддержка принятия решений»
Система поддержки принятия решений - основа функционирования ситуационного центра, который позволяет выполнять следующие задачи:
- автоматизация процесса принятия управленческих решений для повышения эффективности и согласования информации между участниками процесса принятия решений;
- информационно-аналитическая и инструментальная поддержка процессов принятия решений руководителей при формировании управляющих воздействий [3].
Подсистема «Экспертная поддержка»
Процедуры экспертной поддержки наиболее эффективны при условии, когда формализованные методы, основанные на традиционном математическом аппарате, не позволяют выработать решения:
• формирование компетентных мнений экспертов в данной проблемной области;
• уменьшение времени на принятие решений;
• интеллектуальная поддержка решений для обеспечения наиболее эффективного результата [4].
Подсистема « Моделирование»
В процессе моделирования многоаспектных проблем и развития ситуации преследуются следующие основные цели: разработка модели объекта исследования, адаптация модели к изменениям предметной области, выявление структуры анализируемой проблемы, включая совокупность связей между факторами и участниками, выявление наиболее вероятных вариантов и сценариев развития проблемы, моделирование на основе комплекса моделей состояния и взаимосвязей различных функциональных показателей [5, 6].
Подсистема «Интеллектуальное извлечение знаний из Интернета»
Для своевременного и эффективного принятия решений, особенно когда по принимаемому вопросу не наработана необходимая база первичных данных, целесообразно использовать интеллектуальные знания, получаемые с использованием сети Интернет с целью:
- получать данные по проблеме и ответы на вопрос на основе проблемно-ориентированного автореферирования;
- формирования альтернативных ответов или вариантов решения на основе сравнительного анализа полученных проблемно-ориентированных авторефератов веб-страниц;
- использования полученной информации для актуализации данных и знаний в системах поддержки принятия решений в любых предметных областях [2].
Подсистема «Универсальное хранилище данных»
Хранилище данных обеспечивает решение следующих задач: хранение информации в централизованной базе данных и их обработку, автоматизацию бизнес-процессов и упрощение обмена информацией между системами, поиск по метаданным и тегам, загрузку данных в интеллектуальные системы ситуационного центра для принятия управленческих решений [2].
Подсистема визуализации
Особенно актуальным в настоящее время становится правильное представление разнородной и различной по формату информации на экранах коллективного пользования для руководителя в необходимом виде с целью эффективного принятия решений. Данная задача возлагается на систему визуализации, обеспечивающей:
- формирование интуитивно-понятных интерфейсов;
- иллюстрацию разнородной информации и данных;
- учет и интерпретацию различных изменений в визуальном отображении [2].
Представленные основные функциональные характеристики систем, объектов и субъектов процесса принятия решений в ситуационном центре позволяют рассмотреть комплексный подход к реализации интеллектуальной системы ситуационного центра, где основной системой представляется система поддержки принятия решений.
В качестве платформы для построения интеллектуальной системы ситуационного центра целесообразно применять интегрированные программные средства, способные обеспечить решение различного рода задач на основе разнородных источников информации с учетом полной неопределенности.
В процессе функционирования подсистемы в рамках интеллектуальной системы ситуационного центра решается задача создания оптимальной структуры, предназначенной для обеспечения эффективного взаимодействия и координации работы всех компонентов системы ситуационного центра.
Оптимизация структуры для конкретной решаемой задачи на основе функции полезности проводится на основе критериев эффективности, характеризующих каждую из подсистем интеллектуальной системы ситуационного центра. Каждая подсистема характеризуется системой критериев эффективности К = {К1,К2,...,Кп). К таким критериям относится объем информации
К1, тип информации К2, структурированность информации К3 и т.д.
Для подсистем ситуационного центра установлена приемлемость следующих допущений независимости по полезности:
1. К1 условно не зависит по полезности от К2 при фиксированных К3,..., Кп;
2. К2 условно не зависит по полезности от К3 при фиксированных К1,К4...,Кп;
3. Кт условно не зависит по полезности от Кт+1 при фиксированных К1,Кт-к,...,Кп;
4. Кп не зависит по полезности от К1,...,Кп-1.
Исходя из вышеперечисленного функция полезности по оптимизации структуры системы относительно приведенных критериев будет иметь следующий вид:
и(Кх,...,Кп) = g[Ul(Kl), и2(К2),...,ип(Кп)], (1)
где все функции полезности и1(К1), и2(К2),...,ип(Кп) шкалированы от 0 до 1.
Построение однокритериальных (одномерных) функций полезности для показателей и проверка взаимонезависимости или аддитивной независимости выполняется с учетом специфики критериев.
С целью учета специфики критерия для каждой из функций и (К ) определяется ин-
*
тервал предпочтительности показателя от а0 до а , где а0 - нижнее значение интервала для показателя, а* - верхнее значение количественного интервала для показателя, ип (Кп) -
одномерная функция полезности для критерия.
На следующем этапе проверяются условные независимости по полезности между критериями [(К1, К2),(К2, К3),...,( Кт, Кт+1),...,( Кп-1, Кп)] путем попарного сравнения, таким образом, чтобы выполнялось условие:
X (Кт-1) > X, (Кт)) (2)
при фиксированных значениях Xl(Kj,...,Km_2,Km+l,...Kn), где Xi(Km_1), Xj(Km) - численные значения сравниваемых критериев, а Xl (Klv.., Km2, Km+1,...Kn) - фиксированные значения остальных показателей.
По результатам проверки условия независимости и нахождения предпочтительных значений X (Kn) определяется вид однокритериальной функции полезности.
При объединении одномерных функций полезности в единую функцию полезности критериев оптимизации структуры ситуационного центра общая функция полезности будет иметь вид аддитивной функции из-за условной аддитивной независимости критериев [4]:
u(Kj,..., Kn) = kui(Kj) + k2u2(K2) +... + knun (Kn). (3)
Значения шкалирующих констант k1,...,kn находятся, исходя из системы независимых уравнений относительно этих констант. Уравнения определяются из результатов сравнения с точки зрения предпочтительности детерминированных исходов функций un (kn) [7].
Исходя из предложенных аддитивных функций полезности, оптимизация структуры характеризуется показателем функциональности с минимальным числом общих связей между подсистемами. На основе предложенной методики определены режимы функционирования ситуационного центра: нормальный режим деятельности и кризисный режим реализации мероприятий:
1. Нормальный режим работы - обеспечивающий информирование о текущих событиях, выявление проблемных ситуаций, представление аналитических материалов, анализ и рассмотрение вариантов решения.
2. Кризисный режим - позволяющий проводить анализ структуры, параметров и возможных направлений развития кризисных ситуаций, управление широкомасштабными кризисными ситуациями с привлечением сторонних ресурсов.
В процессе функционирования ситуационного центра решается задача создания оптимальной структуры, предназначенной для обеспечения эффективного взаимодействия и координации работы всех компонентов системы ситуационного центра при решении различного рода задач как в режиме реального времени, так и в режиме off-line.
Выводы
1. Предложенный подход при построении интеллектуальной системы ситуационного центра отвечает требованиям функционирования ситуационного центра для решения задач различного класса и управления сложными экономическими, социальными и технологическими системами.
2. Предложенная методика синтеза структуры позволяет обеспечить эффективное формирование информационно-аналитической системы в рамках ситуационного центра для различных режимов его функционирования: режима нормальной деятельности и режима чрезвычайной ситуации.
3. Использование указанной методики синтеза структуры дает возможность построения эффективных функциональных схем для ситуационного центра в плановом и чрезвычайном режиме функционирования на основе условной функции полезности, позволяющей оптимизировать структуру интеллектуальной информационно-аналитической системы для различных управленческих задач.
Примечания:
1. Симанков В. С., Ткаченко А. А. Методологические основы применения средств моделирования и формализация систем с учетом неопределенности в структуре интеллектуальной системы ситуационного центра // Вестник Адыгейского государственного университета. Сер. Естественно-математические и технические науки. 2016. Вып. 4(196). С. 164-170. URL: http://vestnik.adygnet.ru
References:
1. Simankov V.S., Tkachenko A.A. Methodological basis of the application of modeling tools and formalization of systems, taking into account the uncertainty in the structure of intelligent system of situational center // The Bulletin of the Adyghe State University. Ser. Natural-Mathematical and Technical Sciences. 2016. Iss. 4(196). P. 164-170. URL: http://vestnik.adygnet.ru
2.Симанков В.С., Черкасов А.Н. Структура и методология функционирования интеллектуальной системы ситуационного центра // Глобальный научный потенциал. 2015. № 12(57). С. 33-38.
3. Симанков В.С., Черкасов А.Н. Алгоритм синтеза системы поддержки принятия решений как подсистемы ситуационного центра // Перспективы науки. 2014. № 12(63). С. 118-122.
4. Симанков В.С., Черкасов А.Н. Анализ и синтез системы поддержки принятия решений на основе интеллектуальных систем ситуационного центра // Наука и бизнес: пути развития. 2014. № 12(42). С. 93-98.
5. Симанков В.С. Автоматизация системных исследований: монография (научное издание). Краснодар: Изд-во КубГТУ, 2002. 376 с.
6. Симанков В.С. Компьютерное моделирование: учебное пособ. Краснодар: Изд-во КубГТУ, 2005. 244 с.
7. Симанков В.С., Черкасов А.Н. Оптимизация функционирования ситуационного центра в различных предметных областях // Естественные и технические науки. 2011. № 4. С. 430-433.
2. Simankov V.S., Cherkasov A.N. Structure and methodology of functioning of the of the intellectual system of the situational center // Global Scientific Potential. 2015. No. 12(57). P. 33-38.
3. Simankov V.S., Cherkasov A.N. Algorithm of the synthesis of the decision support system as a subsystem of the situational center // Perspectives of Science. 2014. No. 12(63). P. 118-122.
4. Simankov V.S., Cherkasov A.N. Analysis and synthesis of the decision support system based on intellectual systems of the situational center // Science and Business: Ways of Development. 2014. No. 12(42). P. 9398.
5. Simankov V.S. Automatization of system studies: a monograph (a scientific ed.). Krasnodar: KubSTU Publishing House, 2002. 376 pp.
6. Simankov V.S. Computer modelling: a manual. Krasnodar: KubSTU Publishing House, 2005. 244 pp.
7. Simankov V.S., Cherkasov A.N. Optimization of the functioning of the situational center in various subject areas // Natural Science and Engineering. 2011. No. 4. P. 430-433.
