CC BY
16
УДК 004, 007
МОДЕЛЬ УПРАВЛЕНЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ ЛИЦА, ПРИНИМАЮЩЕГО РЕШЕНИЕ В ЦИФРОВОЙ ЭКОСИСТЕМЕ
М.И. Грачев1, В.Г. Бурлов2
1 Санкт-Петербургский университет МВД России, Россия, 198206, Санкт-Петербург, ул. Летчика Пилютова, д. 1.
2Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Россия, 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29.
Все большее влияние на жизнедеятельность человека оказывают современные web-технологии, которые представляют собой огромную экосистему техники, приборов, инженерных систем, экологии и транспорта. В процессе своего функционирования экосистема может быть подвержена негативному воздействию. Для сохранения цели функционирования экосистемы лицо ответственное за принятие решений должен располагать правильно построенной системой и адекватной моделью управленческого решения. В известной литературе математическая модель не представлена, что делает актуальной настоящую работу.
Ключевые слова: модель управления, экосистема, интернет, решение, синтез, процесс.
MODEL OF MANAGEMENT DECISION OF THE DECISION-MAKER IN THE DIGITAL
ECOSYSTEM
M. I. Grachev, V. G. Burlov
St. Petersburg University of the Ministry of Internal Affairs, Russia, Letchika Pilyutova str., 1, Saint Petersburg, 198206, Russia.
Peter the Great SPbPU, 195251, Russia, Saint Petersburg, Politechnicheskaya str., 29.
Modern web technologies, which represent a huge ecosystem of technology, devices, engineering systems, ecology and transport, have an increasing impact on human life. In the course of its functioning, the ecosystem can be negatively affected. To maintain the goal of the functioning of the ecosystem, the person responsible for making decisions must have a properly constructed system and an adequate model of management decisions. In the known literature, the mathematical model is not presented, which makes this work relevant.
Keywords: management model, ecosystem, internet, solution, synthesis, process.
Введение
В настоящее время мы видим всё возрастающую роль интернета в жизни человека и всего общества. Web пространство переходит в цифровые экосистемы, которые в свою очередь внедряются в жизнедеятельность человека и общества, например такие как сервиса машин и техники, управляющие системы инженерных систем жилищно-коммунального хозяйства и бытового обслуживания, а также системы мониторинга за состоянием экологии и транспортных систем [1].
С созданием новых цифровых экосистем для человека, общества будут возникать трудности, выражающиеся во взаимодействии с изменившейся средой(теми нововведениями
появившимися путем внедрения новых информационных технологий). В процессе функционирования цифровых экосистем будут внедрены web-технологии и искусственный интеллект (ИИ) по управлению и взаимодействию, но вследствие того, что в настоящее время происходят хакерские атаки с целью деструктивного воздействия на информационные web-ресурсы, возрастает и необходимость своевременного принятия решения лицом принимающим решения (ЛПР) для противодействия данному воздействию, а в случае наступления негативных последствий для оперативного разрешения их, то есть нахождения(определения) их в кротчайшие сроки, и задействования имеющихся ресурсов для преодоления их.
1 Грачев Михаил Иванович - старший инженер информационного центра, e-mail: mig2500@mail.ru;
2Бурлов Вячеслав Георгиевич - профессор высшей школы техносферной безопасности, доктор технических наук, профессор/, e-mail: burlovvg@mail.ru
Такие российские и зарубежные ученые современности рассуждают о перспективах работы с цифровыми системами на базе ИИ, как: Акаткин Ю.М., Карпов О.Э., Конявский В.А., Ясиновская Е.Д. [1], Люгер, Джордж, Ф. [2], Стюарт Рассел и Питер Норвиг [3], Миллер Т. [4], Майер-Шенбергер В., Кукьер К. [5], Дрекс-лер, К. Э. [6], Арбиб М.А. [7], Гуд Х. Х., Махол Р. Э. [8].
Управление бесперебойностью работы цифровой экосистемы представляет собой целенаправленную деятельность ЛПР, по формированию такой математической модели его решения об использовании располагающими на данный момент времени ресурсами с целью сохранения работоспособности цифровой экосистемы, но без применения методологии решения задач управления в виде условий существования процесса мы не можем гарантировать достижение цели деятельности [9].
Такая цель, как бесперебойное управление для ЛПР является приоритетной задачей для достижения которой необходимо располагать правильно построенной моделью позволяющей своевременно реагировать на негативные воздействия внешней среды [10].
1. Общий подход к построению модели управленческого решения
Для рационального подхода к принятию управленческих решений руководитель должен располагать аналитическо-динамической моделью управленческого решения [9], направленную на достижение цели управления. ЛПР может быть применено сетевое планирование, которое служит планированием проведения всего цикла процессов поддержания информационной безопасности, как цифровой экосистемы, так и его работы в целом [11].
Разработка системы
Мстоды
1)1.15(11> на опт аи&лини
Синтез структуры
Синтез структуры и Синтез функции функций
Рисунок 1 - Два подхода при разработке системы
В данной ситуации необходимо рассмотреть два вопроса, а именно:
1. Рассмотреть какие подходы используются к разработке системы;
2. Разработать адекватную модель принятия управленческого решения.
По первому вопросу необходимо отметить, что известны и используются два подхода к разработке системы: на основе анализа и на основе синтеза [9, 10], схематично представленные на рисунке 1.
По действиям лица такие известные учёные как академик Анохин П.К. и Арбиб М.А. выявили три категории действия ЛПР, а именно: система, модель и назначение [8, 13].
Вывод по первой части
В работе мы будем использовать метод, основанный на синтезе, так как используя метод, основанный на анализе, не позволит нам формировать процессы с необходимыми заданными работоспособными свойствами экосистемы, а данный факт не позволит создать модель управления ЛПР в цифровой экосистеме.
2. Процессы формирования управленческого решения ЛПР в цифровой экосистеме
Процессы формирования управленческого решения ЛПР в цифровой экосистеме будут основываться на системной интеграции трех процессов:
- процесс формирования проблемы (задачи) для ЛПР;
- процесс определения проблемы (задачи) для ЛПР;
- процесс нейтрализации (решения) проблемы (задачи) для ЛПР.
Как отмечалось ранее, в процессе своей жизнедеятельности человек оперирует тремя категориями: система, модель и назначение. Поэтому особенно важно учитывать и использовать эти категории. На рисунке 2, представлено развертывание содержания понятия «деятельность» [10].
При синтезе модели управления мы должны учитывать адекватность объекта (процесса, функций, характеристик) и соответствующих свойств того объекта, который мы будем моделировать. Адекватность является ключевым моментом в нашей работе, так как гарантирует, что цель управления будет достигнута. На рисунке 3 представлена схема базовой оценки адекватности модели управления.
В основе управления всегда лежит решение того человека, который осуществляет управление в нашем случае это ЛПР. Человеку
свойственно принимать решение на основе мо- вывод, что та модель процесса, с которым рабо-дели. Соответственно, необходимо сделать тает ЛПР и будет являться решением.
Рисунок 2 - Два подхода при разработке системы
Управленческое решение вырабатывается у ЛПР на основе полученных знаний в соответствии с той обстановкой осуществления деятельности и на основе тех ресурсов, которыми располагает данное лицо. Под ресурсами мы будем понимать:
- аппаратный комплекс или технические средства;
- программный комплекс;
- человеческий ресурс (штат находящийся в распоряжении руководителя по сферам деятельности).
Рисунок 3 - Базовые направления оценивания адекватности модели управления
Можно сделать следующий вывод, что управленческое решение ЛПР будет состоять из наличия и слаженной работы задействованных ресурсов, и психофизиологических качеств руководителя.
Приведенные условия формируются нами для достижения цели управления [9].
3. Синтез модели управленческого решения ЛПР в цифровой СЭС
Схему развернутого синтеза управленческого решения мы покажем на рисунке 4.
На верхнем уровне идет процесс декомпозиции и само управленческое решение образует три элемента: обстановка, решение и информационно-аналитическая работа. Применяя метод абстрагирования на среднем уровне:
- обстановка или ситуация отождествляется с периодичностью проявления проблемы перед ЛПР - Жпп;
- решение отождествляется с периодичностью нейтрализации проблемы (по среднему времени адекватного ответа на проблему) ЛПР -ДШ;
- информационно-аналитическая работа отождествляется с периодичностью выявления проблемы (среднее время распознавания ситуации для её нейтрализации) - Д£н.
На последнем уровне применяя процесс агрегирования мы формируем модель управленческого решения в СЭС в следующем виде:
Р = Р(МШ, Ми, Мн) (1)
Большой вклад в развитие теории функциональных систем внес П.К. Анохин он научно описал, что решение человека формируется по схеме «возбуждение», «узнавание», «реакция на ситуацию» [9, 10, 12].
Рисунок 4 - Развернутая схема синтеза управленческого решения
Полученное математическое условие существования процесса, обеспечивает эффективность управленческого решения. Схему управления представим на рисунке 5.
Лицо принимающее решение
Выработка команды по задействованию ресурсов
Рисунок 5 - Схема управления
На рисунке 5 применены следующие обозначения:
X - величина, обратная среднему времени проявления проблемы (1/А1пп);
VI - величина, обратная среднему времени на выявление проблемы (1/ А1н);
V2 - величина, обратная среднему времени нейтрализации задачи (1/ А1и).
Таким образом мы получили четыре состояния при которых ЛПР либо распознает или не распознает образовавшуюся угрозу либо нейтрализует или не нейтрализует образовавшуюся угрозу, данные состояния указаны на рисунке 6:
81 - это состояние при котором ЛПР не распознает и не нейтрализует;
82 - не определяет, но устраняет;
83 - определяет, но не устраняет;
84 - определяет и устраняет.
Рисунок 6 - Состояния ЛПР
Для рассмотрения динамики процесса формирования решения, в данной статье целесообразно использовать непрерывные цепи Маркова. Для реализации этого подхода необходимо сформулировать систему дифференциальных уравнений Колмогорова-Чепмена [10, 13] Поэтому характеристики переходов системы представлены на рисунке 5.
Мы выявили процесс нахождения наших состояний экосистемы в четырех вероятностях, а именно Р00, PIO, Р01, Pli, соответствующие нахождению системы в состояниях S1, S3, S4, S2 соответственно [14-17].
Для математического моделирования нам необходимо представить нашу систему в виде дифференциальных уравнений:
d
d
-Poi(í) = -РогШЛ + v2) + PiiCOvi
+ Pio(t)vi;
d
JtPio(t) = Poo(W - Pio(t)vi + Pii(t)v2; d
fcPiiW = Poi(W - Pii(t)(vi + v2). (2)
Для системы дифференциальных уравнений (2) накладывается следующее ограничение:
Poo (t) + Р10 (t) + Pol (t) + Рц (t) = 1.
(3)
Система (2) решается для заданных начальных условий:
1. В общем случае использовались соотношения (4), где правые части - это некие константы-вероятности нахождения системы в соответствующих состояниях [18].
Poo (0) = Poo *; Pío (0) = Pío *; Poi(0) =
; p (*; P11 (0) = p.
11
(4)
2. В нахождении системы в состоянии S1, когда нет негативного воздействия, на систему и нет необходимости предпринимать какие либо действия.
Роо(0) = 1;Рю(0) = 0;РО1(0) = 0;Рц(0) =
0; (5)
Мы будем учитывать и предполагать, что данный процесс статический, а потом систему дифференциальных уравнений представим системой линейных однородных алгебраических уравнений (СЛАУ) в следующим виде:
Роо(0) = 1;Рю(0) = 0;РО1(0) = 0; Рц(0) = 0;
Poí(t)(A + V2) + Píí(t)ví + Pío(t)ví = 0; Poo(t)A - Pío(t)ví + Píí(t)v2 = 0;
Ро1№-РЦШУ1+У2) = 0. (6) Мы получили СЛАУ с такими вероятностями которые не будут завесить от временного ресурса. Как итог мы получим, следующее соотношения:
Pío =
р = V1V2 ;
oo А(А + ví + v2) + v1v2'
_ЛУ2(Л + Ví + V2)_
(Ví + V2)[A(A + Ví + V2) + V1V2]
Aví
Poí =
Pa =
A(A + ví + v2) + vív2' Aví
(7) ; (8) (9) . (10)
11 (VI + У2) [(А + VI + У2) + У^] .
Из полученных соотношений необходимо выделить то, что мы теперь можем выставить требования к свойствам процесса
определения проблем, возникших в системе, и к
свойствам процессов по нейтрализации [9].
У1У2
р =_1 2_ (11)
00 А(А + У1+У2) + У1У2 к >
В последнем соотношении (11) показатель эффективности Р00 связал параметры основных процессов по ситуациям, возникающим перед ЛПР в цифровой экосистеме. Исходя из соотношения (11) ЛПР определяет, какие ресурсы необходимо задействовать для решения задач в дальнейшем [19].
Выводы
В связи с возрастающей нагрузкой web-технологий на процессы жизнедеятельности человека, общества и в общем цифровых экосистем создается предпосылка о необходимости у ЛПР в цифровой экосистеме математической модели управления адекватной ситуации. В известных опубликованных работах рассматривается вопросы разрешения критической ситуации на основе анализа, но не синтеза. В данной работе мы рассмотрели синтез управленческого решения ЛПР в цифровой экосистеме на основе использования едино-научного подхода и закона сохранения целостности объекта используемых ведущей научной и научно-педагогической школой Санкт-Петербурга «Системная интеграция процессов государственного управления» включенной в реестр ведущих научных и научно-педагогических школ Санкт-Петербурга
[9].
Полученный показатель эффективности Poo является вероятностью того, что каждая проблема возникающая в цифровой экосистеме для ЛПР будет определена и устранена.
По полученным данным проводится анализ слабых сторон, перераспределяются имеющиеся ресурсы (аппаратный комплекс (технические средства), программный комплекс, человеческий ресурс(штат находящийся в распоряжении руководителя по сферам деятельности), необходимые для достижения цели управления и бессрывности работы цифровой экосистемы. Предлагаемая модель позволяет рассмотреть вероятность событий и фактов с целью улучшения вероятности достижения цели управления ЛПР в цифровой экосистеме.
Необходимо отметить, что, для рационального подхода к принятию управленческих решений ЛПР, отвечающий за работу цифровой экосистемы может применять в своей работе сетевое планирование, которое будет служить планом проведения всего цикла процессов поддержания информационной безопасности экосистемы в целом [11].
*
*
Математическое имитационное моделирование на завершающем этапе позволяет применять полученные результаты в программу моделирования и формировать процессы функционирования системы с заданными уровнями эффективности, например образовательной [20, 21].
Литература
1. Акаткин Ю.М., Карпов О.Э., Конявский В.А., Яси-новская Е.Д. Цифровая экономика: концептуальная архитектура экосистемы цифровой отрасли // Бизнес-информатика. 2017. No 4 (42). С. 17-28. DOI: 10.17323/1998-0663.2017.4.17.28.
2. Люгер Джордж, Ф. Искусственный интеллект: стратегии и методы решения сложных проблем, 4-е изд. : Пер. с англ. - М .: Издательство «Вильямс». 2003. С. 432.
3. Стюарт Рассел и Питер Норвиг. Искусственный интеллект: современный подход. Издание четвертое. 2020. С.1115.
4. Миллер Т. Объяснение в области искусственного интеллекта: выводы из социальных наук. Искусственный интеллект. 2019.Т. 267. С. 1-38.
5. Майер-Шенбергер В., Кукьер К. Большие данные. Революция, которая изменит то, как мы живем, работаем и мыслим. Пер. с англ. - М.: Манн, Иванов и Фербер, 2014. С. 240.
6. Дрекслер, К. Э. Машины создания: Грядущая эра нанотехнологий / К. Э. Дрекслер, М. Мински. Оксфорд. 1986.
7. Арбиб М.А. Мозги, машины и математика. McGraw-Hill Book Co. Нью-Йорк. 1964. С. 494.
8. Гуд Х. Х., Махол Р. Э. Системная инженерия: Введение в проектирование крупномасштабных систем. McGraw-Hill Book Co. Нью-Йорк. 1957. С. 551.
9. Бурлов В.Г., Грачев М.И. Аналитическо-динамиче-ская модель управленческого решения в социально-экономических системах на примере руководителя учебного заведения высшего образования // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2019. Т. 13. №10. С. 27-34. DOI: 10.24411/2072-8735-2018-10314.
10. Бурлов В.Г., Грачев М.И. Модель управления транспортными системами, учитывающей возможности инноваций // Технико-технологические проблемы сервиса. 2017. № 4 (42). С. 34-38.
11. Бурлов В.Г., Грачев М.И. Применение сетевых моделей в социальных и экономических системах // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2021. Том
15. №«2. С. 33-38. DOI: 10.36724/2072-8735-2021-15-233-38.
12. Анохин П. К. Системные механизмы высшей нервной деятельности // Системные механизмы высшей нервной деятельности. Наука. Москва. 1979. С. 453.
13. Доррер А.Г., Доррер Г.А., Рудакова Г.М. Моделирование учебного процесса на основе теории цепей Маркова // Информационные технологии. 2005. № 11. С. 63-69.
14. Хвостов А.А. Математическая модель динамики конфликта на основе марковской цепи. Информационные технологии в строительных, социальных и экономических системах/ ФГБОУ ВО "ВГТУ". Воронеж. 2019. № 3 - 4 (17 - 18) - С. 30 - 35.
15. Месарович М.Д., Такахара. Общая теория систем: математические основы. АКАДЕМИЧЕСКАЯ ПРЕССА Нью-Йорк, Сан-Франциско, Лондон. 1975.
16. Моисеев, Н. Н. Математические задачи системного анализа. Наука. Москва. С.468. 1981.
17. Симпсон III В.П., Паттерсон Дж. Х. Процедура поиска с использованием нескольких деревьев для задачи планирования проекта с ограниченными ресурсами // European Journal of Operational Research. 1996. Vol. 89. No. 3. С. 525-542.
18. Бурлов В.Г., Грачев М.И. Синтез модели процесса управления государственным учреждением с использованием аналитическо-динамической модели // Региональная информатика и информационная безопасность. Сборник трудов. Санкт-Петербургское общество информатики, вычислительной техники, систем связи и управления. 2016. С. 8-13.
19. Burlov, V. G. Grachev M.I., (2017). Development of mathematical models of the motion of safety management considersthe possibility of Web-based technologies. Transportation Research Procedía. 20 (2017 ). рр 100 - 106. DOI: 10.1016/j.trpro.2017.01.023
20. Бурлов В.Г., Грачев М.И. Оценивание эффективности принятия управленческих решений в социально-экономических системах на примере учебного заведения высшего образования // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2020. Том 14. №2. С. 32-38. DOI: 10.36724/2072-8735-2020-14-2-32-38.
21. Грачев М.И., Бурлов В.Г., Чудаков О.Е., Прима-кин А.И. Имитационная модель управления образовательной организацией высшего образования. XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2021. Т. 10. № 1 (53). С. 57-62. DOI: 10.46548/21vek-2021-1053-001
