Научная статья на тему 'МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВУХКАНАЛЬНОГО КОГНИТИВНОГО МЕХАНИЗМА УПРАВЛЕНИЯ НА ТРАНСПОРТЕ'

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВУХКАНАЛЬНОГО КОГНИТИВНОГО МЕХАНИЗМА УПРАВЛЕНИЯ НА ТРАНСПОРТЕ Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

CC BY
16
1
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ / НЕСТАЦИОНАРНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ / ЧЕЛОВЕКО МАШИННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ / ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Аннотация научной статьи по экономике и бизнесу, автор научной работы — Еналеев Анвер Касимович

Рассматривается имитационное моделирование двухканального механизма управления применительно к функционированию транспортных систем в нестационарных условиях. Проведены с использованием динамической модели расчеты для различных стратегий поведения первого канала управления движением.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по экономике и бизнесу , автор научной работы — Еналеев Анвер Касимович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SIMULATION OF A TWO-CHANNEL COGNITIVE CONTROL MECHANISM IN TRANSPORTATION SYSTEMS

The problem of simulation of a two channel control mechanism is considered in relation to the functioning of transport systems in non stationary conditions. Calculations were carried out for various strategies of the behavior of the first motion control channel for the object described by a dynamic model.

Текст научной работы на тему «МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВУХКАНАЛЬНОГО КОГНИТИВНОГО МЕХАНИЗМА УПРАВЛЕНИЯ НА ТРАНСПОРТЕ»

3. Инфраструктура Сибири, Дальнего Востока и Арктики. Состояние и 3 этапа развития до 2050 года / под ред. А.А. Макоско. М.: ИПТ РАН, 2019. 465 с.

4. Цыганов В. В., Малыгин И. Г., Еналеев А. К., Савушкин С. А. Большие транспортные системы: теория, методология, разработка и экспертиза. - СПб.: ИПТ РАН. С. 2016. 216 с.

5. Цыганов В. В. Комплекс моделей стратегического управления транспортной инфраструктурой Сибири, Дальнего Востока и Российской Арктики // ИТНОУ. 2021. № 1 (17). С. 3-8.

6. Цыганов В.В., Савушкин С.А. Терминально-логистический центр как структура управления транспортной сети // Транспорт: наука, техника, управление. 2017. № 1. С.13-18.

7. Савушкин С.А., Цыганов В.В., Бородин В.А. Мультимодальность транспортных систем в пространственном развитии // ИТНОУ, 2019. № 4(14). С.34-39

Сведения об авторах Владимир Викторович Цыганов

доктор техн. наук, профессор

заведующий отделом

Институт проблем транспорта им.

Н. С. Соломенко РАН

Москва, Россия

Эл. почта: v188958@akado.ru

Сергей Александрович Савушкин

кандидат физ-мат наук

ведущий научный сотрудник

Институт проблем транспорта им.

Н. С. Соломенко РАН

Москва, Россия

Эл. почта: ssavushkin@mail.ru

Владимир Григорьевич Горбунов

заместитель генерального директора

экспериментальный завод научного

приборостроения РАН

Москва, Росссия,

Эл. почта: gorbunov@ezan.ac.ru

Information about authors

Vladimir Tsyganov

Doctor of Science (Tech.), Professor

Head of Moscow Department

N.S. Solomenko Institute of Transport Problems

Moscow, Russian Federation

E-mail: v188958@akado.ru

Sergey Savushkin

PhD (Math)

Senior Scientist, Leading Researcher N.S. Solomenko Institute of Transport Problems Moscow, Russian Federation E-mail: ssavushkin@mail.ru

Vladimir Gorbunov

Deputy General Director Experimental Plant EZAN Moscow, Russian Federation E-mail: gorbunov@ezan.ac.ru

УДК 519.8 А.К. Еналеев

ГРНТИ 28.23.35, 73.01.21 Институт проблем транспорта имени Н.С. Соломенко РАН

DOI: 10.47501/ITNOU.2021.2.42-47

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВУХКАНАЛЬНОГО КОГНИТИВНОГО МЕХАНИЗМА УПРАВЛЕНИЯ НА ТРАНСПОРТЕ

Рассматривается имитационное моделирование двухканального механизма управления применительно к функционированию транспортных систем в нестационарных условиях. Проведены с использованием динамической модели расчеты для различных стратегий поведения первого канала управления движением.

Ключевые слова: управление движением, нестационарные возмущения, человеко-машинное взаимодействие, имитационное моделирование.

Enaleev A.

Solomenko Institute of Transport Problems of the Russian Academy of Sciences

SIMULATION OF A TWO-CHANNEL COGNITIVE CONTROL MECHANISM IN TRANSPORTATION SYSTEMS

The problem of simulation of a two-channel control mechanism is considered in relation to the functioning of transport systems in non-stationary conditions. Calculations were carried out for various strategies of the behavior of the first motion control channel for the object described by a dynamic model.

Keywords: motion control, non-stationary disturbances, human-machine interaction, simulation, decision making.

Управление транспортными средствами и другими сложными транспортными объектами в условиях внедрения систем управления с использованием искусственного интеллекта (ИИ) не позволяет пока отказаться от участия в них человека. В связи с этим актуальной является проблема совмещения в контуре управления как человека, так и машины. Управление такими объектами происходит в условиях влияния нестационарных возмущений, когда при нестандартных ситуациях ИИ неспособен вырабатывать эффективные управления, и человеку приходится брать дело в свои руки. Системы с ИИ в стандартных условиях лучше человека справляются с управлением, однако при действии некоторых интенсивных возмущающих факторов и возникновении экстремальных ситуаций, возможны ошибки со стороны системы управления с ИИ, которые могут привести к катастрофической ситуации. Для исключения таких событий часто управление дублируется путем включения в систему управления опытного человека-оператора (водителя, пилота, диспетчера), который в нестандартных ситуациях должен брать рычаги управления на себя. Если экстремальные ситуации случаются редко, то человек-оператор также редко активно включается в процесс управления. Это приводит к двум отрицательным эффектам. Первый заключается в том, что привыкший к работе автоматизированной системы человек-оператор, доверившись этой системе, может пропустить момент необходимости включения в процесс управления. Второй заключается в том, что поверхностное внимание и редкое включение в процесс управления постепенно приводит к частичной дисквалификации человека-оператора и, соответственно, неэффективному ручному управлению. В таких условиях возникает проблема организации человеком-машинного взаимодействия, или когнитивного управления. Решение этой проблемы предполагает постоянное формирование сравнительных оценок эффективности управлений человека и машины, стимулирование человека за правильный выбор решений, текущее обучение человека и системы ИИ. В состав предлагаемой двухканальной системы управления транспортом (ДКСУТ) входят основной канал управления, непосредственно воздействующий на объект управления, и канал, помогающий основному каналу вырабатывать решения (дающие рекомендации по выбору решений на основе ИИ). Возможно также присутствие также каналов обучения и настройки алгоритмов управления. Для оценки эффективности решений, вырабатываемых управляющим каналом, предлагается использовать, так называемые, пересчетные модели [1,2], позволяющие на основе реализованного управления основного канала и результата на выходе объекта ретроспективно вычислять оценку результата на выходе объекта управления, в том случае если бы были реализованы управляющие решения, вырабатываемые вспомогательным каналом. При этом в различных версиях системы человек-оператор находится в первом или втором каналах управления. Особенно

ДКСУТ важны для удержания внимания человека на управлении транспортным объектом, когда необходимость его активного включения в процесс управления носит эпизодический характер, а все остальное время управление осуществляется в автоматическом режиме. В этих ситуациях использование ДКСУТ снижает вероятность пропуска человеком момента времени, когда необходимо включиться в процесс управления, и способствует принятию им более эффективных управленческих решений. Не последнюю роль играет в этом случае непрерывный процесс обучения и улучшении навыков человека при его соревновании с ИИ.

Статья развивает разработки двухканальных механизмов, которые ранее были с успехом применены при управлении металлургическими процессами. [1,3,4,6], а также в [5,7,8].

Структура ДКСУ представлена на Рис. 1.

У

Рис. 1. Двухканальная система управления.

и - управление, назначаемое первым каналом; yt - выход на объекте при управлении Ш; иШ - управление, рассчитанное вторым каналом; уШ - оценка выхода на объекте, если бы на объекте вместо управления и было реализовано управления второго канала иШ ; о(у0 - поощрение человека-оператора в составе первого канала, ту, уШ) - штрафы за отклонение yt от уШ^ □ - текущие прогнозируемые случайные возмущения возмущения; □ - нестационарные непрогнозируемые случайные возмущения.

Комплексная проблема, которая возникает при построении ДКСУТ, включает: разработку алгоритма расчета управлений вторым каналом на основе ИИ, создание пересчетной модели, и выбор механизма стимулирования. Решение этой проблемы может быть получено для конкретной транспортной системы, посредством разработки соответствующей системы ИИ и пересчетной модели. Для решения этих задач могут быть использованы методы адаптивного управления [9-13]. Построение механизмов стимулирования (функций поощрения о(у^ и штрафов т^, уШ)) основывается на методологии построения механизмов согласованного управления [14].

Для иллюстрации методов решения этой проблемы предложена динамическая математическая модель транспортного объекта, описываемого уравнением

yt = At - (St + 0tYt - U )2

St и et

где Лг задает требуемую траекторию движения транспортного объекта, ^ и ^ -средние значения соответствующих возмущений, уг - случайный параметр, принимающий значения 0 или 1 и характеризующий влияние нестационарных возмущений. Для такого транспортного объекта проведено имитационное моделирование поведения ДКСУТ.

Для данной модели транспортного объекта пересчетная модель определяется выражением

yt

= A -(ut +VA -yt -uR)2.

Управляющие решения второго канала определяются оценкой средней величины St наблюдаемых возмущений. При имитации функционирование системы рассмотрены

три типа поведения человека-оператора. При первом типе (Type 1) человек-оператор не использует при выборе управлений рекомендации по выбору управлений, вычисляемых вторым каналом. При втором типе поведения (Type 2) человек-оператор полностью доверяет второму каналу и принимает его решения. При третьем типе (Type 3) анализирует решения второго канала, корректирует их с учетом собственной информации о контролируемых и неконтролируемых возмущениях, выбирает управления на основе этого анализа. Для описания правил выбора решений человеком-оператором построена модель поведения человека-оператора на основе максимизации его целевой функции, зависящей от системы стимулирования, назначаемого Центром (Principal), и функции затрат, определяемой усилиями человека-оператора на анализ данных. Система стимулирования рассчитана на основе методов согласованного управления [5,14] и в рассматриваемом случае определяется выражениями o(yt) = ayt,

x(yt, yR) = {e(y- Лесли yt < yR .

[0 в противном случае

Оценка эффективности функционирования ДКСУТ задается целевой функцией Центра, имеющей вид

т

Ф = Е (У - киг), где 0< к<1.

г=1

Рис. 1 иллюстрирует сравнительный анализ эффективности системы для разных типов поведения человека-оператора при заданных численных значений параметров модели.

Total Principal utility

Type 1---Type 2 Type 3

7000 600.0 -500.0 -400.0 -300.0 -200.0 -100.0-

0.0

5.0

10.0 15.0 20.0

Cycle number. t

Рис.2. Сравнение эффективности функционирования системы при различных типах поведения человека-оператора.

Из рис.2. видно, что эффективность максимальна при третьем типе поведения человека оператора.

Автор считает, что в данной работе новыми являются следующие положения и результаты: предложено использование двухканальных организационных механизмов для управления транспортными системами с использованием ИИ. Описана математическая модель и проведено имитационное моделирование ДКСУТ для этой модели.

Литература

1. Авдеев В.П., Бурков В.Н., Еналеев А.К., Киселева Т.В. Многоканальные организационные механизмы (Опыт применения в АСУ). Препринт. М.: Изд. Института проблем управления. 1986. 42 с.

2. Еналеев А.К., Саматов Р.А. Пересчетные модели в двухканальных механизмах управления сложными строительными проектами // Системы управления и информационные технологии. 2016, № 4.1(66). С. 150-155.

3. Бурков В.Н., Данев Б., Еналеев А.К. и др. Большие системы: моделирование

организационных механизмов .- М.: Наука. 1989. 245 с.

4. Авдеев В.П., Бурков В.Н., Еналеев А.К. Многоканальные активные системы //Автоматика и телемеханика. 1990, №11. С.106-116.

5. Еналеев А.К., Саматов Р.А. Анализ и синтез механизмов управления в

двухканальных активных системах // Системы управления и информационные технологии. 2016, №4(66). С. 28-34.

6. И.В. Буркова, Т.В.Киселева. Двухканальные активные системы управления

металлургическими объектами. Теория активных систем-50лет. // Материалы международной научно-практической конференции, 18-19 ноября 2019 г. Москва, ИПУ РАН, С. 328-359.

7. Еналеев А.К. Многоканальные интеллектуальные системы управления транспортными средствами при нестационарных возмущениях. // Материалы Международной научно-практической конференции «ТРАНСПОРТ РОССИИ: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ 2019».12-13 ноября 2016г. СПб: ИПТ РАН. Санкт-Петербург. 2019г. Том 1. С.75 -78.

8. A.K. Enaleev and D.N. Fedyanin, "Modeling of Two-Channel Management Mechanisms in Organizational Systems," 2020 2nd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA), Lipetsk, 2020, P. 178-183.

9. Тюкин И. Ю., Терехов В. А., Адаптация в нелинейных динамических системах,

(Серия: Синергетика: от прошлого к будущему). - Санкт-Петербург: ЛКИ, 2008. 384 с.

10. Цыганов В.В., Малыгин И.Г., Еналеев А.К., Савушкин С.А. Большие транспортные системы: теория, методология, разработка и экспертиза. - СПб.: ИПТ РАН. С. 2016. 216 с.

11. Цыганов В. В. Адаптивные механизмы и высокие гуманитарные технологии. Теория гуманитарных систем. - М.: Академический проект, 2012. 346 с.

12. Шульц В. Л., Цыганов В. В., Идрисов Р. Ф., Терехова Н. Н. Безопасность социально-экономических систем - М.: Наука, 2009. 272 с.

13. Цыганов В. В. Адаптивные механизмы в отраслевом управлении. - М.: Наука, 1991. 168 с.

14. A.K. Enaleev, "Optimal incentive-compatible mechanisms in active systems// J. Automation and Remote Control. 2013, No. 3, vol. 74. P. 491-505. [Ж. Управление большими системами. - 2011, вып. 33. С.143-166].

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Сведения об авторе Анвер Касимович Еналеев

кандидат техн. наук

ведущий научный сотрудник

ФГБУН Институт проблем транспорта имени

Н. С. Соломенко Российской академии наук

Москва, Россия

Эл. почта: anver.en@gmail.com

Information about author

Anver Kasimovich Enaleev

Phd (Tech)

Lead Researcher

Institute of Transport Problems

named after N.S. Solomenko RAS

Moscow, Russian Federation

E-mail: anver.en@gmail.com

УДК 51-76 Е.Ю. Неретин, В.А. Акулов, Ю.Л Минаев

ГРНТИ 27.23.23 Самарский областной клинический онкологический диспансер

DOI: 10.47501/ТГдаи.2021.2.47-55 Самарский университет

Медицинский университет «Реавиз»

СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ МЕЛАНОМОЙ КОЖИ С УЧЁТОМ ФЛУКТУАЦИЙ: МЕТОДИКА, РЕЗУЛЬТАТЫ АПРОБАЦИИ

Разработан и апробирован приближённый метод количественной оценки динамической составляющей временных рядов (флуктуаций) с малым числом отсчётов, доступный медицинскому персоналу, владеющему основами анализа в ЭП Excel. Основу метода составляет сопоставление параметров линейной регрессии (тренд) и полиномиальной регрессии, учитывающей периодическую компоненту.

Ключевые слова: меланома кожи, временные ряды, флуктуации, регрессионный анализ.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.