Введение к работе
Актуальность. Разработка баз знаний интеллектуальных систем поддержки принятия решений (ИСППР), как и всех систем, основанных на знаниях, является кропотливой, трудоемкой и достаточно творческой деятельностью. Их основу составляют экспертные знания о происходящих процессах и принимаемых решениях в предметной области (ПрО) функционирования ИСППР. Каждая ПрО характеризуется своими особенностями, законами протекания различных процессов, проблемными ситуациями и подходами к их разрешению, критериями выбора решений и оценки их качества. Такие знания носят трудно формализуемый характер, поэтому методы их приобретения, представления и организации логического вывода на них продолжают оставаться важнейшими вопросами при разработке ИСППР. Большая часть этих вопросов решается на этапе системно-концептуального анализа задач функционирования ИСППР и построения модели ПрО. Однако, несмотря на развитый инструментарий, существует очень мало средств проектирования ИСППР, оказывающих методическую поддержку на данном этапе. Чаще всего этот вопрос решается на уровне общих рекомендаций и разнообразных изобразительных средств, что предполагает наличие у инженера по знаниям большого умения и высокого уровня системно-концептуального мышления, гарантирующих хорошее качество полученной базы знаний. Кроме того, как всякий творческий процесс, системно-концептуальный анализ нелегко в достаточной степени алгоритмизировать, чтобы реализовать необходимую автоматизированную поддержку.
Недостаточность автоматизированной методической поддержки этапа системно-концептуального анализа можно считать значительным минусом большинства существующих средств разработки ИСППР, что является серьезным сдерживающим фактором при создании больших приложений. В связи с этим, представляется актуальной задача разработки новых инструментально-методических средств автоматизации процессов системно-концептуального анализа и построения модели предметной области.
Объектом исследования являются процессы принятия решений в задачах управления: структура, типы и методы формирования решений.
Предмет исследования - методы и формы выявления, структуризации и представления необходимой системы знаний для реализации в системах поддержки принятия решений.
Целью исследования в данной диссертационной работе является повышение уровня технологичности процесса разработки баз знаний.
Задачи исследования
1. Обзор средств методической и программной поддержки процесса системно-концептуального анализа на этапах выявления, структуризации и пред-
ставлення знаний для ИСППР в целях определения актуальных направлений их развития.
Разработка методики системно-концептуального анализа ПрО для задач принятия решений, позволяющей алгоритмизировать и автоматизировать процесс приобретения экспертных знаний.
Разработка модели представления результатов системно-концептуального анализа, позволяющей получить ее программную реализацию.
Разработка алгоритмического и программного обеспечения средств поддержки процесса системно-концептуального анализа на основе предложенных методики и модели.
Разработка информационного обеспечения предложенных методики и программных средств.
Исследование эффективности методики и информационно-программного обеспечения на конкретных задачах.
Методы исследования. В основу диссертационного исследования положены работы: метод ситуационного управления большими системами Поспелова ДА., Клыкова Ю.И., Болотовой Л.С. (Загадской); метод ситуационного анализа и проектирования моделей ПрО Болотовой Л.С. (Загадской), метод концептуального анализа и проектирования систем организационного управления (Никаноров СП., Кучкаров З.А.); теория семиотических систем (Шрей-дер Ю.А.); труды отечественных ученых по инженерии знаний и искусственному интеллекту - Гавриловой Т.А., Хорошевского В.Ф., Осипова Г.С, Частиковой А.П., Ларичева О.П., Попова Э.В., Стефанюка В.Л., Финна В.К., Рыбиной Г.В., Шемякина В.И., зарубежных ученых - Осуги С, Уотермана Д., Уэно X., Шенка Р., Адели X., Фишера К.М., Джексона П. и других; теория принятия решений; методология объектно-ориентированного проектирования и программирования (Г. Буч, Т.Бадд).
Научная новизна исследования заключается в расширении метода ситуационного анализа методикой системно-концептуального анализа ПрО задач принятия решений и соответствующей моделью представления знаний. Это позволяет получить программную реализацию единого понятийного пространства задачи и автоматизировать процесс приобретения знаний, а также организовать обработку полученного пространства различными программными модулями с целью проведения логического вывода и преобразования в синтаксические структуры различных языков программирования.
Научные результаты исследования
В диссертационной работе получены следующие новые научные результаты:
1. Разработана методика системно-концептуального анализа ПрО, позволяющая алгоритмизировать и автоматизировать процесс приобретения экспертных знаний.
Предложена формально-логическая модель ПрО задач принятия решений.
Предложена модель представления понятийного пространства ПрО, позволяющая получить его программную реализацию.
Практические результаты исследования
Реализована программная система приобретения знаний, осуществляющая как инструментальную, так и методическую поддержку процесса системно-концептуального анализа на этапе проектирования баз знаний и их реализацию с помощью различных моделей представления.
Результаты, выносимые на защиту:
Методика системно-концептуального анализа ПрО задач принятия решений.
Формальная модель описания процессов предметной области задач принятия решений.
Модель представления понятийного пространства задач принятия решений.
Программная система поддержки процессов выявления, структуризации и представления знаний для ИСППР.
5. Примеры практической реализации результатов исследования.
Практическая значимость результатов исследования
Результаты исследования были использованы при разработке базы зна
ний системы поддержки принятия решений для задач управления аппарат
но-программным комплексом Федерального центра информационно-
образовательных ресурсов (ФЦИОР) для ФГУ ГНИЙ ИТТ «Информика» в
рамках проекта, реализованного в составе Федеральной целевой программы
развития образования (2006 - 2010 гг.). Результаты работы также внедрены в
учебный процесс на кафедрах Математического обеспечения вычислитель
ных систем и Вычислительной техники МИРЭА, на кафедре Информацион
ных систем Российского государственного университета инновационных
технологий и предпринимательства, в Лицее информационных технологий
№1533.
Теоретические аспекты разработанной методики вошли в лекционные курсы по дисциплинам «Системы искусственного интеллекта», «Представление знаний в информационных системах», «Теория принятия решений», «Объектно-ориентированное программирование», «Функциональное и логическое программирование» и использовались для написания учебно-методических пособий, программные средства используются для проведения лабораторного практикума, курсового и дипломного проектирования.
Апробаиия работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: VII всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника
и информатика", Зеленоград 2000; IV научно-практическая конференция «Современные информационные технологии в управлении и образовании. Новые возможности и перспективы использования в рамках реализации программы «Электронная Россия»», Москва 2003г; V научно-практическая конференция «Современные информационные технологии в управлении и образовании», Москва 2005г.; IX международная научно-практическая конференция «Системный анализ в проектировании и управлении», Санкт-Петербург 2005г.; V Международная научно-методическая конференция «Дистанционное обучение - образовательная среда XXI века», Минск 2005.; 50-58-ой научно-технические конференции МИРЭА, Москва, 2001-2009 и других.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 25 работ, из них 3 [1-3] в ведущих рецензируемых научных журналах из Перечня ВАК.
Вклад автора в проведенное исследование. Все теоретические результаты проведенного исследования получены автором самостоятельно. Реализация программных продуктов выполнена с участием студентов и аспирантов МИРЭА.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературных источников, содержащего 120 наименований, и 7 приложений. Объем основного текста составляет 167 печатных страниц, включает 3 таблицы и 100 рисунков. Объем приложений - 150 печатных страниц.
