CC BY
17
Полученные результаты нашли экспериментальное подтверждение в работах других авторов. Так, в [5] указано, что при размещении железобетонных зданий фасадом к передающей телевизионной антенне напряженность поля внутри помещения снижается в 5,1 раза, а торцом — в 11,7 раза. Описанные в [2] результаты эксперимента показывают, что в обычном помещении максимум интенсивности ЭМП наблюдается на расстоянии 1,5—2 м от оконного проема; отмечается возрастание уровня ЭМП в дальних углах комнаты, что соответствует результатам расчета (рис.1 и 2). А в работе [6] отмечается, что в непосредственной близости к отверстию экрана проникшие поля имеют тот же порядок, что и внешние.
Литература: 1. СахацкийВ.Д., Запорожцев С. Ю, Нефедова А.Л. Графоаналитический метод моделирования электромагнитной обстановки вблизи фасада здания / / АСУ и приборы автоматики. 1997. Вып. 105. С.86-90. 2. Оманская С. И. Градостроительные мероприятия по защите городской среды от влияния электромагнитных полей, создаваемых обзорными радиолокаторами аэропортов / / Архитектура. Районная планировка. Градостроительство. 1985. Вып.14. С.40-45. 3. Короленков А. В. Влияние железобетонных стен городских зданий на прохождение радиоволн // Труды НИИР. 1979. N 2. С. 74-77. 4.
УДК 681.3:553.98 "
ОПИС ІНФОРМАЦІЙНОГО СЕРЕДОВИЩА ПРИ МОДЕЛЮВАННІ НАФТОГАЗО-ВИДОБУВНИХ ОБ’ЄКТІВ
ЮРЧИШИН В.М._____________________________
Дається визначення інформаційного середовища, що утворюється в процесі пошуку, розвідки та розробки нафтогазових родовищ. Описуються можливості інформаційного моделювання нафтогазовидобувних об-’єктів,які є слабоструктурованими системами,що вимагає обробки як кількісної, так і якісної інформації.Роз-глядається процес зняття інформаційної напруженості в ході діалога користувача з персональним комп’ютером на основі інформаційних запитів в експертній системі.
1. Поняття про моделювання інформаційного середовища
В процесі пошуку, розвідки та розробки нафтогазових родовищ доводиться мати справу з нафтогазовидобувними об’єктами, які описуються неповною, нечіткою, а інколи і протиречивою інформацією. Інформаційне середовище, яке створюється на основі геолого-геофізичних даних та знань кваліфікованих фахівців вимагають впровадження в нафтогазовій галузі, нових інформаційних технологій.
Роботи по моделюванню інформаційного середовища ведуться вже більше 30 років. За цей час для моделювання інформаційного середовища була запропонована значна кількість підходів. Це метод функціонального операційного аналізу, аналізу норм вироблення рішення, модуль-метод, семантичний аналіз, побудова схем інформаційних зв’язків, матричне моделювання [1,2]. Зауважимо, що запропоно-
Короленков А. В. Ослабление поля радиоволн железобетонным препятствием с прямоугольным отверстием // Радиотехника. 1981. T.36, N 7. С.67-70. 5. Сердюк Л.М. Взаимодействие организма с электромагнитными полями как с фактором окружающей среды. К.: Наук. думка, 1977. 228с. 6. Мырова.Л.0, Чепиженко Л.З. Обеспечение стойкости аппаратуры связи к ионизирующим и электромагнитным излучениям. М.: Радио и связь, 1988. 29бс.
Поступила в редколлегию 13.12.99
Рецензент: д-р техн. наук Алипов Н.В.
Нефедова Анжелика Леонидовна, аспирант кафедры БЖД ХГАГХ. Научные интересы: эргономика. Адрес: Украина, 61002, Харьков, ул. Революции, 12, тел. 45-90-28.
Сахацкий Виталий Дмитриевич, канд. техн. наук, доцент кафедры радиоэлектроники УИПА. Научные интересы: радиоэлектроника. Адрес: Украина, 61003, Харьков, ул. Университетская, 18, тел. 20-63-89.
Аль-Таххан Биляль, аспирант кафедры информатики ХГТУСА. Научные интересы: охрана труда. Адрес: Украина, 61002, Харьков, ул. Сумская, 40.
Аль-Хеяри Али, аспирант кафедры информатики ХГТУСА. Научные интересы: охрана труда. Адрес: Украина, 61002, Харьков, ул. Сумская, 40.
вані методи були розроблені для застарілої в даний час технології обробки даних та знань і потребують вдосконалення такою методикою, в якій враховані сучасні вимоги ефективного використання інформаційних технологій.
Інформаційне середовище — строго системне, специфічне поняття, що зв’язане з оптимальним використанням інформаційного ресурсу[3].
Методологічне значення поняття інформаційного середовища полягає в тому, що воно обумовлює перехід від формально-математичного до змістова-ного аналізу інформаційних моделей,які описують слабоструктуровані нафтогазовидобувні об’єкти [4]. Відомо, що якщо математична модель майже повністю описує усі особливості реального нафтогазовидобувного об’єкта, то вона як правило є досить великою, громіздкою і вимагає значних труднощів і зусиль при моделюванні. Проте друга крайність — дуже спрощена і узагальнена модель — не менше небезпечна,так як вона не буде адекватно описувати нафтогазовидобувний об’єкт.
В будь-якій моделі (фізичній, математичній, логічній, семантичній і т.і.) використовується інформація про об’єкт, що моделюється, а ціллю реалізації моделі є формування нової інформації відносно яких-небудь властивостей, поведінки, розвитку об’єкта, що моделюється при деяких заданих умовах. В цьому розумінні будь-яка модель є інформаційною, однак далеко не будь-яка модель за призначенням і, перш за все за можливостями дозволяє описати інформаційне середовище, промоделювати інформаційні потоки,що описують нафтогазовидобувні об’єкти.
Під інформаційним моделюванням будемо вважати функціонування всіх елементів інформаційного середовища — усіх факторів, що забезпечують появу
РИ, 2000, № 1
149
нових знань, їх передачу, переробку, використання і дію на нафтогазовидобувні об’єкти Все це означає, що поняття інформаційного середовища відкриває нову область- науки про рушійну силу інформаційного ресурсу в цілеспрямованих системах і про розвиток цієї сили за допомогою ЕОМ. Одже мова йде про нове автоматизоване середовище, в якому б народжувалася, перерероблялася і використовувалася інформація. Ця інформація не просто знання, а зміна знань, розширення представлення про нафтогазовидобувний об’єкт.
Важливою властивістю інформаційного середовища є те, що різні види інформації (тексти, таблиці, рисунки, ієрархічні структури і ін.) існують не розрізнено в окремих пакетах програм,а разом в єдиному комплексну вигляді інтегрованої системи обробки інформації.
Моделювати можна як якісні, так і кількісні властивості реальних об’єктів і процесів. Важлива перевага інформаційного моделювання полягає в тому, що завдяки діалогу людини з ЕОМ стає можливим об’єднання формальних і неформальних методів дослідження. По суті виникає нова методика дослідження нафтогазовидобувних об’єктів.
В процесі інформаційного моделювання необхідно приводити моделі нафтогазової предметної області у відповідність з індивідуальними особливостями фахівця нафтогазової галузі. Користувач має свої власні внутрішні моделі знань як про нафтогазовидобувний об’єкт, яким він керує, так і відповідні виходи з інформаційого середовища, і він спирається на ці моделі, коли йому необхідно що небудь спланувати наперед або передбачити в процесі пошуку, розвідки чи розробки нафтогазового родовища.
Інформаційна модель найбільш пристосована для роботи кінцевого користувача, оскільки від нього вимагається перш за все знання предметної області, а не знання специфіки програмування або формальної теорії.
Інформаційні моделі допомагають зрозуміти і передбачити дію людини по прийняттю рішення (наприклад, в необхідності буріння нафтогазової свердловини в конкретному місці родовища).Інформаційна модель предметної області і модель поведінки фахівця — це приклади інформаційних моделей.
Інформаційне моделювання застосовується в тих випадках, коли, по-перше, предметна область досить складна і не піддається аналітичному дослідженню, по-друге, якщо людина або суб’єкт, що приймає рішення, виконує активну роль у функціонуванні предметної області.
Проблеми інформаційного моделювання, а також встановлення зв’язку між компонентами тріади “фахівець предметної області — комп’ютер — модель предметної області” вимагають опису інформаційного середовища.
Розглянемо інформаційне середовище як простір пошуку, а для формалізації такого простору розглянемо сукупність таких величин у вигляді:
Ip = (S,X), (1)
де Ip — опис інформаційного середовища; S = |s;| —
множина нафтогазовидобувних об’єктів; X—відношення між нафтогазовидобувними об’єктами, що входять до складу інформаційного середовища;
Si = (Hi,Dj, i = 1,n, (2)
тут Si — і-й нафтогазовидобувний об’єкт; Hi — найменування і-го нафтогазовидобувного об’єкта; Бі — інформація про і-й нафтогазовидобувний об’єкт;
Di = (Ci,ViFi), (3)
де Di = {C4| — множина суттєвих значень в і-му
нафтогазовидобувному об’єкті; j = 1,N, де N — кількість суттєвих значень в і-му нафтогазовидобувному об’єкті;
Vi = КкКчк)}, (4)
k = 1, Ly , Ly — кількість властивостей у j-ї суттєвості і-го нафтогазовидобувного об’єкта; Rj — середня кількість значень властивостей Vyk; Fi — множина функціональних залежностей і-го нафтогазовидобувного об’єкта, яка містить ці залежності; між властивостями однієї суттєвості, між суттєвостями і-го нафтогазовидобувного об’єкт та між сукупністю властивостей однієї суттєвості.
З метою розробки і обгрунтування методів і засобів формування опису інформаційного середовища у вигляді моделі, яка відображає різні цілі користувача при інформаційному моделюванні, необхідно вирішити такі завдання:
— дослідити і описати відмінності між системою знань і інформаційною моделлю предметної області, що представлені в інтелектуальних інформаційних системах;
— визначити місце інформаційної моделі предметної області в інформаційному моделюванні, а також моделюючі можливості ЕОМ в аспекті реалізації інформаційного забезпечення;
— розробити методи виведення інформаційних моделей за запитом користувача відповідно до його інформаційних потреб.
Такий підхід дозволяє в ході діалога користувача з комп’ютером здійснювати їх активну взаємодію, під час якої користувач забезпечує ЕОМ здатністю до самонавчання, цілеспрямовано змінює інформаційне середовище, що його оточує, створює нові знання.
2. Зняття інформаційної напруженості на основі інформаційних запитів в експертній системі
Відомо,що інформаційною системою,що використовує знання, є експертна система, яка сама може звертатися до однієї або декількох баз даних та баз знань, відповідати на питання, міркуючи і пропонуючи розумні гіпотези. В її пам’ять закладено не тільки окремі факти, але й більш загальні схеми,
150
РИ, 2000, № 1
правила і теорії, за допомогою яких вона може вивести необхідну відповідь . Наш досвід впровадження експертних систем в нафтогазовій галузі свідчить, що комп’ютер, який має достатньо розвинену експертну систему, здатний зменшувати інформаційну напруженість у процесі маніпулювання знанням, пошуку необхідної інформації, закладеної в базу знань, і повідомлення відповідних висновків
[4].
Питання про те, який крок необхідно зробити для зняття інформаційної напруженості, є надзвичайно важливим [5].
Розглянемо підхід до зняття інформаційної напруженості, що оснований на управлінні послідовністю інформаційних запитів, які надходять від користувача до бази знань в експертній системі.
Будемо вважати, що програмною реалізацією інформаційної моделі нафтогазовидобувного об’єкта є модель, що має N вхідних параметрів JiJ2,.., Jn і одний вихідний V. Модель М використовується для визначення необхідного параметра V за відомими значеннями J1,...,Ji,...,Jn, причому при кожному зверненні до М для визначення одного значення вихідного параметра необхідно по одному значенню кожного вхідного параметра. Множина значень W1, ..., Wi,...,Wn вхідних параметрів J1, ..., Ji, ..., Jn моделі М вибирається на етапі опису нафтогазовидобувного об’єкта і заноситься в базу знань. Множину
X = {xj x, xn }, x, є W,, де i = 1, N, будемо вважати набором початкових даних. Таким чином, в процесі
N
інформаційного моделювання здійснюється Z = ^ zi
і=і
звернень до моделі М, де zi = IWi |, zi >1 — кількість
значень параметра Ji , що описує певну властивість нафтогазовидобувного об’єкта.
Оскільки після звернення до інформаційної моделі значення вхідних параметрів зберігаються в пам’яті ЕОМ незмінними, для заміни набору початкових даних X набором X, необхідна генерація множин Q=X,/X інформаційних запитів. Очевидно, що сумарна кількість таких кроків зняття інформаційної напруженості залежить від способу перебору наборів початкових даних при проведенні інформаційного моделювання.
значень параметра Jin; zin > 1 —кількість значень параметра Jin.
Отже, задача зводиться до визначення оптимальної перестановки вхідних параметрів, що мінімізують (5) на множині з N! можливих перестановок.
Твердження 1. Якщо існує m, 1 < m < N, таке, що
k k
^im < ^im+1
(zim - 1) ” (zim+1 - 1) ,
(6)
то
K(11,...,1m,1m+i,...,1N) ^ K(i1,A+i,ik,...,iN) .
Представимо (6) у вигляді
kim ^ zimkim+1 — kim+i zim+ikim
(7)
Тоді K(i1 v,im,im+1,...,iN) - ki1 + ••• + (kim + zjm ' kim+i) ,
m-1 N-1
П zij + kiN П zij ^ (ki1 + ... + kim+i + zim+i ' kiM ) ,
m-1
П
J=1
zi + ... + kiN
N-1
П zij = K(ij,..,im+1,im,...1N X
що і потрібно було довести.
Наслідок1. Якщо kim /(zim -1) = kim+1 /(zim+i -1) ,
K(l1,...,1m>im+1,...,1N) _ J(l1,...,im+i,1m,...,1N)>
Наслідок 2. Якщо km /(zm -1) < km + 1/(zjm+1 -1),
то K(i1,..,im,im+1,...,iN) > K(i1,m,im+1,im,...,iN).
Твердження 2. Перестановка Ji1, ..., J^, ..., JiN є оптимальною, якщо і тільки якщо
kj1 kj2 k,n kjN
—— >-^ >... >—>... >—(g)
zi1-1 zi2 zin _ 1 ziN _ 1
Покажемо, що (8) є достатньою умовою оптималь-ності перестановки Ji1, ..., Jii, JiN. Нехай Jjm = Jii, 1 < m < N, тоді згідно з (8) справедливим є співвідношення
Кожний варіант вибору послідовності правил з бази знань характеризується деякою перестановкою вхідних параметрів, що визначає перехід від одного набору початкових даних до іншого на основі інформаційної напруженості при виконанні інформаційних запитів моделі М, для довільної перестановки вхідних параметрів J1,..., Jn і визначається співвідношенням
n-1 N-1
K(i1,,..,iwiN) = k,1 + k,2 • z,1 + ... + k,n П zij + k,n П kij
g=1 J=1
(5)
де kin — сумарна кількість кроків зняття інформаційної напруженості шляхом послідовного доступу до
kim > kjm-i . kjm > kjm-2 . . kjm > kj1 zjm zjm-i zjm _ 1 zjm-2 zjm _ 1 zj1 _ 1
Отже, застосовуючи k-1 разів результат (7) твердження 1 до перестановки Ji1, ..., Jji, ..., Jj., JiN , одержимо:
KCh>J2,..Jm,.jN) - K(11,j2 jm-1, jm+1,jN).
Далі в перестановці Ji1, Jj2,...,Jjk-1,Jj+1,... JJN визначимо елемент, що збігається з другим по порядку елементом перестановки, виконуючи аналогічні перетворення і т.д. В результаті одержимо ланку нерівностей,
першим елементом, якої є K(J1... J, ... JN), а останнім K(i1,. . . ij, . . . ,1n); отже, K(J. . . ,Ji,. . . ,Jn) > K^, . . . i,,. . Jn) .
РИ, 2000, № 1
151
Оскільки перестановка вибрана довіль-
но, то Jji,...Jji,...JjN — оптимальна перестановка. По-кажимо тепер, що (8) є необхідною умовою опти-мальності перестановки Ji1 ... Jii>JiN> використовуючи метод доведення від зворотнього. Нехай перестановка J1 ...Jii ...JN є оптимальною, а умова (8) не виконується, тобто існує таке m, 1 < m < N, що
k k
^im ^ ^im+1
z — 1 z — 1 *
im im
Тоді згідно з наслідком 2 твердження 2 має вигляд:
J(i1,...,1m,1m+1,...,1n) > K(11,...,1m+1,1m,...,1N),
тобто перестановка Ji1...,Jii .. JiN не є оптимальною, що суперечить зробленому допущенню.
Таким чином, доведена достатність і необхідність умови (8) для оптимальності перестановки Ji1,...,Jii,...,JiN , а одже, твердження 2 вірне. Якщо (8) містить тількі строгі нерівності, то оптимальна перестановка єдина, а при наявності в (8) нерівностей існує декілька оптимальних перестановок ,з яких будь-яка може використовуватися при генерації послідовності інформаційних запитів до бази знань.
Якщо перестановка вхідних параметрів вибрана, то процедура генерації послідовності інформаційних запитів при знятті інформаційної напруженості полягає в такому:
1) визначається перший набір початкових даних;
2) генерується послідовність запитів до бази знань, що забезпечує розміщення всіх значень вхідних параметрів в пам’яті ЕОМ;
3) якщо перебір наборів початкової інформації завершений, то генерація послідовності закінчена;
4) визначається наступний набір початкових даних;
5) генерується послідовність запитів до бази знань, що забезпечує розміщення в робочій пам’яті тільки тих значень вхідних параметрів з чергового набору, які не належать попередньому набору, і здійснюється перехід до пункту 3.
Такий підхід дає можливість спростити пошук необхідних правил в базі знань при розробці експертної системи по прогнозуванню нафтогазових покладів.
Література: 1. Ханєнко В.И. Информационные системы. М.: Машиностроение. Ленинград. отделение, 1988. 127с. 2. Модин А.А., Зингєр И. С., Коротяєв М. С. Исследование и анализ потоков информации на промышленных предприятиях. М.: Наука, 1970. 151с. 3. Каныгин Ю.М., Кали-тичГ.И. Основы теоретической информатики. К.: Наук. думка, 1990. 232 с. 4. Юрчишин В.М. Інформаційне моделювання нафтогазових об’єктів//Нафтова і газова промисловість. 1996. Вип.4. С. 18-19. 5. Юрчишин В.М.Про визначення інформаційної напруженості в експертних системах /Математическое моделирование. Сб.научн.тр. /НАН Украины. Ин-т математики: Киев, 1996. С.250-253.
Надійшла до редколегії 14.02.2000 Рецензент: д-р техн. наук, проф. Заміховський Л.М.
Юрчишин Володимир Миколайович, канд. техн. наук, доцент, завідувач кафедри прикладної математики Івано-Франківського державного технічного університету нафти і газу. Наукові інтереси: системи штучного інтелекту, експертні системи. Хоббі: риболовля, полювання. Адреса: Україна, 76000, Івано-Франківськ, вул.Карпатська, 15, тел. 4-21-27. E-mail: [email protected].
152
РИ, 2000, № 1
