Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЙ. За последнее десятилетие получены определенные результаты в области автоматизации методов наблюдений, сбора, хранения и пршсладной обработки информации о состоянии морей и океанов. Разработаны в внедрены системы аер-внчной обработки данных, планомерно создаются базы данных на современных технических носителях - магнитных лентах и дисках. Введено в промышленную эжсшгуагаяию значительное количество оперативных и режимно - справочных балков океанографических данных, позволяющих увеличить скорость обработки данных, расширить формы выдачи информации. В начале восьмидесятых годов отмечался существенный разрыв в системе переработки информации и ее доведения до потребителей. В настоящее время развернуты большие работы по созданию систем доведення информации до потребителей но телефонным или телеграфным каналам связи, в т.ч. по межмашинной связи (электронная почта, ІКГЕІШЕТядр.).
Уже вырисовывается единый автоматизированный программно -технический комплекс переработки этой информации от наблюдений до доведения информации до морских объектов. Из оценок уровня автоматизация в различных подсистемах переработки океанографической информации можно сделать вывод, что этап применения информации о состоянии природной среды на морских обьектах слабо исследуется и не автоматизируется. На практике внедрена только малая часть методов повышения эффективности использования информации, предложенных учеными. И причин здесь много.
Гидрометеоролога прилит к выводу, что какого v либо значительного повышения эффективности гидрометеорологического обеспечения экономики страны за счет повышения оправдываемостн прогнозов ожидать нельзя в ближайшее десятилетие. Поэтому основной упор необходимо направить на улучшение обслуживания потребителей, т.е. за счет автоматизации методов доведения и использования океанологической информации.
До сих пор специалисты - гидрометеорологи искали ответы на вопросы. Какая будет погода в ближайшие сутки, декаду, месяц? Каковы многолетние и текущие значения гидрометеорологических параметров? И это была неизбежная стадия в развитии гидрометеорологии, потому что звенья гидрометеорологического обеспечения еще не сформировались в полном объеме. С переходом от пассивного распространения информации к обеспечению технологических процессов (например, промысла рыбных объектов, проводки судов рекомендованными курсами и др.) гидрометеорология вступила в качественно новый период развития.
В ряде работ, появившихся в последнее десятилетие, описываются методы и методики расчетов, позволяющие определить влияние условий среды на морские объекты. Однако, учитывая постоянно изменяющиеся условия среды, многообразие гидрометеорологических факторов, влияющих на морские объекты, большой объем информации, успехи в области автоматизации сбора, обработки и доведения информации до потребителя, автор лришел.х выводу, что только при автоматизации последнего этапа - использования информации при принятии решений на морских объектах можно увеличить эффект от применения информации о состоянии природной среды. Одним из главных рычагов улучшения использования океанографической информащш является автоматизация доведения и применения отой информации на морских объектах.
Автоматизация использования информащш о состоянии природной среды при принятии решений - это новое научное направление, характеризующееся, как средство осуществления выдачи сведений о воздействиях условий среды на морские объекты и рекомендаций по предотвращению или уменьшению этого влияния на основе использования аппарата экспертных систем (ЭС), математических моделей, баз данных и графических средств отображения информации.
СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПРОБЛЕМЕ. Вопросам использования информации о состоянии природной среды в теоретическом плане посвящены исследования Е.Е.Жуковского, Э.И.Монокровича, Б.Н.Беляева, Г.П.Вимберга, Е.П.Борисешсова, Л.А.Хандожко, К.Смита и др. Наиболее пояно теория принятия решений с использованием гидрометеорологической информации изложена в трудах Е.Е.Жуковского.
Управлению на основе гшформацнн о состоянии природной среды уделялось мало внимания, имеются только отдельные исследования в этом направлении, можно отметить работы А.П.Трофимова, М.В.Панасюка из Казанского университета. Различные оргаиизацион-пые, технические, экономические, математические информационные вопросы создания и применения систем переработки информации о состоянии природной среды (систем сбора, банков данных, систем доведения информации) рассматривались в работах В.М.Веселова, Е.П.Рыжих, Б.П.Кеонджзна, В.Б.Брнткова, В.Н.Лопатина др. Однако, все эти исследования практически не касались последней части системы переработки информации - выдачи сведений о воздействиях природы на морские объекты, население, окружающую среду и рекомендаций - проектов действий.
Для оказания помощи лицам, принимающим решения (ЛПР), в вопросах планирования и принятия решения по управлению объектами, подвергаемыми влиянию условий среды, необходима автоматизация выработки рекомендаций по уменьшению или предотвращению последствий. Для автоматизации в этой области исследований можно использовать современные информационные технологии - экспертные системы и системы поддержки принятия решений. Необходимость создания подобных систем в области исследования природной среды высказывалась академиком Вороновым и др. учеными.
ПРЕДМЕТ И ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЙ. Предметом исследования являются методология и организация построения, развития и внедрения систем поддержки, принятия решений (СППР), рассматриваемых в едином целостном комплексе процессов паблюдений, сбора, обработки, доведения и использования океанографической информации. Только при реализации таких комплексов как Государственная система контроля природной среды (ГСКП) я Государственная автоматизированная система сбора, хранения, обработки, обмена и хранения океанографической информации (ГАСОИ) можно говорить о широком применении СППР. При этом становится возможным создание пршщшшальио новых средств интеграции данных, знаний, моделей, графики в ЭВМ -объединение процессов сбора информации, ее использования для принятия решений в рамках единой системы и совершенствование методов управления экономикой страны.
Объектом исследований является процесс подготовки принятия решении на основе информации о состоянии природной среды для ЛПР на морских объектах. Объектами внедрения основных метбдолопгческнх положений диссертации представлены органшации РОСГИДРОМЕТА (ВНИИГМИ-МЦД, ААНИИ), Академии наук (ИО РАН, МГИ АН Украины), рыбного хозяйства (АТЛАНТНИРО), энергетики (ФЭИ) и др.
МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЙ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ОСНОВОЙ работы является системный анализ проблем автоматизации переработки информации. Это позволило в СППР рационально сочетать словесное описание условий среды, ее воздействие на объекты, рекомендации и математические модели оптимизации принятия решений, графическое отображение планов и карт местности, где происходит явление природы, что поможет оптимально использовать информацию о состоянии природной среды, определить приоритеты рекомендаций и выбрать наиболее правильно тип используемой информации (текущая, прогностическая, климатическая). В диссертации также используются методы теории исследования операций, основы теории управления, эконо-
ішко - математического иодашровагшя, организации баз и банков данных, элементы нскусственЕого нятошеюга..
ЦЕЛЬ ИССЯВДОВАНИЙ состоит в разработке научно обоснованных, техническая, экономических в технологических решений, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно - технического прогресса.
Для достнззепия указанной цели исследовании в работе были поставлены следующие задачи:
исследовать процесс подготовка а пркшгтш решений на основе ин
формации о чрезвычайных ситуациях природного характера;
в разработать методологню построения и развития СППР, структурно
связывающую в единый комплекс цели, решеияяі затраты, эффекты; « обосновать принципы создания СППР для стихийных явлений;
разработать требования н научно - методические регомендацин по
технической реализация СППР, в т.ч. по получению н созданию баз
данных и знашш.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые раскрыта сущность, роль н перспективы автоматизации нейользовання информации о состояняи природной среды ирн прняятнн решений. Доказана возможность формализации сведений о воздействиях н рекомендациях и эффективного построения СППР. Впервые разработана СППР в области гидрометеорологии. Исследован процесс принятия решеннй.
Теоретические результаты подтверждены практической реализацией СППР, банков к баз данных.
Новые научные результаты заключаются конкретно в следующей:
в формировании научных основ создания и применении системы предупреждения населения и предотвращении последствий экстремальных скгуацЕЙ с использование!* компьютеров;
формализации, классификации воздействий н рекомендаций по пред-
упрежделию или снижению опасности природных стихийных
бедствий;
создании истодов введения в систему ирннятия решении данных о со
стоянии ирароднои среды нз Государственной системы наблюдений
Росгидромета;
в прккекептас ысатшаткчссснх иоделей в СППР, что позволяет подключить к системе возможности расчета сил а средств дли проведения поисково - спасакльных работ н превентивных иер, оценки эффех-
тнвносга этих работ, для описання ситуаций в СППР используются вероятностно - сгатнстнческяе характеристики фстояння среды;
использовании созданных баз знаний в качестве тренажера, что позволяет организовать подготовку органов управления н населения к действиям в чрезвычайных ситуациях;
выработке подхода к совершенствованию использования информации о состоянии природной среды, который конкретно реализован в виде научно методических рекомендации по созданию СППР, разработанных конкретных СППР, баз знаний, форм графического отображения и математических моделей.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ состоит в обосновании и определении перспектив развития нового направления исследований -использования инфорыапди о состоянии природной среды. Применение современных информационных технологий для этого позволит на практике более рационально принимать решения на морских объектах, что содействует повышению эффективности работы отраслей, уменьшению убытков от стихийных бедствии, увеличению безопасности людей. Оперативное, достаточно полное представление ЛПР различного уровня управления (государственным органам, руководителям предприятий, учреждении, общественным организациям) рекомендаций по принятию решений реально даст им возможность принимать оптимальные решения стратегического и тактического характера по управлению морскими объектами, снижению отрицательных воздействий условий среды па экономику страны, население и др.
Разработанный соискателем подход к построению, развитию и эксплуатации СППР на основе ЭС способствует практическому внедрению экономических методов управления, уменьшению попыток игнорирования информации о состояния природной среды при принятии решений
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ. Научные результаты, теоретические положения н выводы диссертации использованы:
Межведомственной комиссией "Сбор, хранение, автоматизированная обработка н обмен океанографической информацией" при разработке предложений о создании рабочих мест океанолога.
ВНИИГМИ-МЦД прн реализации НТП ГКНТ СССР 0.74.01 (1981-1985 гг.), проект "Информация"; 1986-1990, 1991-1995 гг. проект ГА-СОИ. В НИР У.Збг.08 (1984-1985); VII.861.03 (1986-1988); УИ.7Б.12
(1991); IX.la.4 (1991-1993); VH.76.2 (1992-1993) и др.; ГНТП КЛИ-*МАТ, проект бЛ.З^Информатизацня России", проект 73.2;
АТЛАНТНИРО щш разработке ЭС для црогкоза рыбопромысловых условий в центральной восточной Атлантике;
МГИ АН Украины прв создании банков данных и знании.
ААНИИ для создания системы анализа гидрометеорологических данных;
ФЭИ при созданий демонстрационного варианта подсистемы РАДИОНУКЛИДЫ;
ИСА РАН при выполнении проектов РФФИ N 94-01-0451 (1994-1996) и N97-01-00168;
ВИПТШ МВД РФ при разработке СППР для лесных пожаров в районах, подверженных радиоактивному загрязнению;
НПО ПЕТРОКОМЕТА при разработке ЭС для чрезвычайных ситуаций;
в Российском НИИ ГО н ЧС при подготовке энциклопедии н каталога
по чрезвычайным ситуациям; « ВИА їм. Куйбышева при разработке ЭС в случае аварий с выбросом
сильнодействующих ядовитых веществ, взрывов газа, и взрывчатых
веществ.
Ряд результатов использован в учебном процессе на курсах повышения квалификации РОСГИДЮМЕТА 1980-1987 гг. в разделе "Автоматизация обработки океанографической информацпп". Исследования бьши поддернаны также международным грантом Открытого университета (Прага) проект No 589/94 "Creating Computerized System of Producing Information on the Disasters and Emergency cases on Population, Nature, Industry and Recommendations for their Preventing or Decreasing the Damage Caused" (1994-1996).
В целом в диссертации обобщены, полученные автором научные и практические результаты по построению, развитию и эксплуатации ре-жимно-справочных банков данных, СППР нри выполнении более 20 НИР за период 1977-1997 годы, в четырех ш которых автор являлсй научным руководителем, в остальных ответственным исполнителем. Во всех НИР соискатель принимал личное и непосредственное участие. В 1992-1995 гг. соискатель являлся руководителем проекта б. 1.3 НТП КЛИМАТ, 1993-1994 гг. - проекта73.2 НТП "Информатизация России".
АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ. Основные положения, и выводы дисеерчациошшй работы, практические решения обсуждались на II и III съездах океанологов (Ялта, 1982, Ленинград,
1987); Всесоюзных совещаниях пользователей океанографической информации (Обнинск, 1983,1985); Научно - практической конференции но методам промыслового прогнозирования (Мурманск, 1983); на заседании Научного Совета Госхомгидромета по проблеме "Изучение океанов н морей и использование их ресурсов" (Москва, 1984); Всесоюзном совещании "Актуальные проблемы развития океанографической информации* (Обнинск, 1989); Всесоюзной конференции "Морские льды и хозяйственная деятельность на шельфе" (Мурманск, 1989); Втором Всесоюзном симпозиуме "Проблемы информатизации общества и развития науки" (Обнинск, 1990); III н IV семинаре "Системы экологического контроля вод" (Севастополь, 1991,1992); Первом Всесоюзном совещании по экологии (Москва, 1991); Российской радиобиологической научно -практической конференции "Проблемы экологического мониторинга" (Брянск, 1991); III Всесоюзном совещании "Сырьевые ресурсы южного океана и проблемы их рационального использования" (1991, Керчь); Всесоюзной научно - практической конференции "Проблемы рыбопромыслового прогнозирования", (1991, Калининград); Всесоюзной конференции "Выживание* или "Жизнь в условиях нужды и риска" (Суздаль, 1991); Первом съезде специалистов по безопасности деятельности человека (С.Петербург, 1992); Международном симпозиуме "Предупреждение риска (научно - техническая эволюция)" (Москва, 1992); первой Российской научно - технической конференции "Современное состояние и проблемы морской и воздушной навигации* (С.-Петербург, 1992); школе "Автоматизация гидроэкологических исследований" (Севастополь, 1992); пятой региональной конференции "Проблемы изучения, рационального использования н охраны природных ресурсов Белого моря (Петрозаводск, 1992); конференциях по теме "Проблемы управления в чрезвычайных ситуациях" (Москва, 1992,1994,1996); седьмой региональной конференции "Комплексное изучение бассейна Атлантического океана (Калининград, 1993); East - West. AI Conference: from Theory to practice - EWAIC93. Moscow, September 7-9, 1993; International Symposium Water Resources Planning in a Changing World (Karlsruhe, Oermany, June 28-30, 1994); Международный научно - технический семинар "Морское и экологическое приборостроение (МГИ НАН Украины, Севастополь, Сентябрь 1994); World Conference on Natural Disaster Reduction, Yokohama, 23-27 May 1994); конференция "Экосистемы морей России в условиях аатропогешіого воздействия (Астрахань, КаспНИРХ, 22-24 Сентября 1994); третья Международная конференцм "Информационные системы безопасности" (19-20 ноября 1994, Москва, ВИПТШ); Envirosoft-94, San-Francisko, 1994; The international emergency
management and engineering conference (May 9-12,1995. - Nice, FRANCE,
TIEMES and Ecole de Mines de Paris); The International Emergency
Management and Engineering Conference - TIEMS'96. The International
Emergency Management Society (May 28-31, 1996, Montreal, Canada);
NATO Advanced Research Workshop on Integrated Approach to
Environmental Dafa Management Systems (Izmir, Turkey, Sept 16-20,
1996). .
ПУБЛИКАЦИИ. Содержание и основные положения диссертации опубликованы в 30 научиыд работах: монографии в соавторстве, научных статьях, брошюрах, докладах, методических материалах.
СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит ш введения, 5 глас, заключения, списка использованной литературы, 2 приложение. Содержит 314 страниц машинописного текста, в т.ч. 31 таблицу, 31 рисунок, список использованной литературы из 237 наименований,
