Содержание к диссертации
Введение
1. Проблемы автоматизации процессов принятия решений на целенаправленную деятельность
1.1. Анализ существующих подходов к построению моделей принятия решений
1.2. Психологические представления о процессах принятия решения
1.3. Психологические представления о процессах принятия решения
1.4. Требования к программному и математическому обеспечению интеллектуальных систем обеспечения принятия решений
1.5. Концепция интеллектуальной системы обеспечения принятая решения
1.6. Постановка задачи исследований 34
Выводы 36
2. Принципы представления и использования знаний экспертов в системе обеспечения принятия решений
2.1. Логика присутствия простых объектов 3 9
2.2. Логика описания составных объектов 43
2.2.1. Общие подходы к описанию составных объектов 44
2.2.2. Категорные описания составных объектов 47
2.3. Логический подход к целеполаганию 5О
2.3.1. Используемые принципы целеполагания 50
2.3.2. Семантическая оценка целей 54
2.4. Логическая структура описания и использования знаний в системе обеспечения принятия решений
Выводы 62
3. Методический аппарат использования знаний экспертов для выработки рекомендаций в системе обеспечения принятия решений
3.1. Распознавание ситуаций в процессе принятия решения 64
3.1.1. Методика распознавания фактов по семантической оценке возможности целей
3.1.2. Алгоритм распознавания в системе обеспечения принятия решений
3.2. Прогнозирование развития ситуации по результатам распознавания
3.2.1. Методика прогнозирования развития ситуации по семантической оценке целей
3.2.2. Алгоритм прогнозирования в системе обеспечения принятия решений
3.3. Планирование деятельности по результатам прогнозирования развития ситуации
3.3.1. Методика планирования деятельности по семантической оценке достижимости целей
3.3.2. Алгоритм планирования в системе обеспечения принятия решений
Выводы 91
4. Применение формально-логического аппарата в системе обеспечения принятия решения расследования преступлений
4.1. Вариант программно-технической реализации системы обеспечения принятия решения расследования преступлений
4.2. Оценка эффективности применения результатов исследования
4.2.1. Оценка оперативности вырабатываемых предложений 96
4.2.2. Оценка достоверности вырабатываемых предложений 99
4.3. Перспективы применения результатов исследования 104
Выводы 107
Заключение 108
Библиографический список использованной литературы 113
- Анализ существующих подходов к построению моделей принятия решений
- Логика присутствия простых объектов
- Распознавание ситуаций в процессе принятия решения
- Вариант программно-технической реализации системы обеспечения принятия решения расследования преступлений
Введение к работе
Человечество подошло к черте, за которой прогрессивное, устойчивое и безопасное развитие становится невозможным без коренного изменения парадигмы его отношений с биосферой, техносферой и социосферой. Назрела необходимость в разработке и реализации эффективной стратегии управляемого развития цивилизации, направленной на обеспечение устойчивого и безопасного существования личности, общества, государства и мирового сообщества в целом в условиях нарастающих кризисных процессов социального, экономического, экологического, техногенного и т.п. характера.
В решении этой грандиозной задачи большие надежды возлагаются на использование достижений в области перспективных информационных технологий и обеспечение на этой основе технизированной интеллектуализации общества как основного возобновляемого ресурса развития цивилизации. Именно информация является основой концептуальной модели принимающего решения человека и от уровня ее достоверности, полноты и системной организованности в значительной мере зависит риск принятия неэффективных и опасных решений.
В качестве эффективных мер снижения риска принятия неэффективных и опасных решений является использование новых информационных технологий, в частности, так называемых «систем обеспечения принятия решений» (СОПР). Преимущественное использование при построении СОПР количественных методов и математических моделей ограничивает возможности по их применению без создания специального математического обеспечения (СМО), адекватно отражающего психологические особенности принятия решения человеком на целенаправленную деятельность. Это порождает информационную разобщенность ЭВМ и человека, является причиной недоверия лица, принимающего решение, (ЛПР) к результатам, получаемым с помощью ЭВМ.
Таким образом, актуальность настоящей работы заключается в необходимости учета психологических особенностей принятия решений человеком при представлении и использовании знаний экспертов в СОПР. Данная проблема недостаточно разработана в теории и практике психологии труда, а значит невозможно адекватное отражение психологических особенностей принятия решений в СОПР. Как показывает анализ, ни одна из формализованных теорий выработки и принятия решений не может обеспечить адекватного представления предметной области управления сложными системами, так как не обеспечивают согласование всех элементов предметной области, а, следовательно, нарушается системность представления. Широко применяемый в методологии искусственного интеллекта (ИИ) логический подход позволил преодолеть данный недостаток, однако, используемый аппарат формализации - классическая математическая логика, хотя и разрешил проблему представления взаимосвязанных элементов целевой программы сложной системы, но приводит к искажению ее семантики, не позволяет учитывать неопределенности, оказывается порой неконструктивным.
Исходя из вышеизложенного, в качестве объекта диссертационных исследований был выбран процесс планирования целенаправленной деятельности оперирующей стороны или органа.
Предмет исследования - представление и использование знаний экспертов в СОПР с учетом психологических особенностей принятия решений человеком.
Отмеченные обстоятельства предопределили актуальность темы и практическую направленность проведенных в диссертации исследований. Цель исследований - повышение достоверности вырабатываемых человеко-машинных рекомендаций при планировании целенаправленной деятельности и автоматизация процессов целеполагания. Научной целью исследований являлась разработка формально-логических основ представления и использования знаний экспертов в интеллектуальной системе обеспечения принятия решений. При этом гипотеза исследований была такова: достоверность вырабатываемых СОПР рекомендаций зависит от степени учета психологических особенностей принятия решений человеком в формализованном представлении и использовании знаний экспертов системы. В интересах достижения научной цели в ходе диссертационных исследований решались следующие научные задачи для проверки гипотезы: разработка и обоснование логической структуры представления и использования знаний с учетом когнитивного показателя профессиональной деятельности ЛПР как субъекта труда, позволяющей учитывать неопределенность и противоречивость информации в процессе планирования, целеустремленный характер действия оперирующих сторон, рефлексивный характер процессов принятия решений;
разработка методики распознавания текущей ситуации с учетом мотивационных показателей профессиональной деятельности ЛПР как субъекта труда при топологическом описании знаний с предоставлением средств работы в условиях неопределенности;
разработка методики прогнозирования развития ситуации по вариантам действия с учетом целенаправленного и рефлексивного характера процессов принятия решений, когнитивных показателей профессиональной деятельности ЛПР как субъекта труда;
разработка методики планирования действий сложной организационной системы с учетом мотивационных показателей профессиональной деятельности ЛПР как субъекта труда.
Методологической и теоретической основой исследований являются концепция взаимосвязи личности и деятельности, теории системного анализа психических явлений, системы общенаучных и математических методов.
Основу исследования составляют: естественнонаучная теория о закономерностях высшей нервной деятельности, разработанная В. М. Бехтере вым, И. П. Павловым, И. М. Сеченовым; психологическая теория личности (Б. Г. Ананьев, А. Г. Асмолов, Л. С. Выгодский, А. Н. Леонтьев, К. К. Платонов и др.); психологической теории деятельности (Б. Н. Бернштейн, Н. Ф. Добрынин, Н. В. Крогиус, В. А. Лефевр, А. Р. Лурия, А. А. Смирнов, Л. М. Шварц, А.Ф. Шикун и др.).
Для решения поставленных задач применялись методология ИИ (Г. С. Поспелов, Д. Д. Поспелов и др.), алгебраическая топология и теория пучков (Годеман Р., Голдблатт Р., Куратовский К. и др.), методология программно-целевого планирования и управления (В. А. Ириков, Г. С. Поспелов и др.).
Структура диссертационных исследований представлена на рис. 1.
Цель и задачи исследования определили структуру диссертации, которая состоит из введения, четырех разделов, заключения и библиографии.
Во введении показана актуальность темы, сформулированы цель исследования, научная задача, охарактеризовано содержание разделов работы.
В первом разделе анализируются существующие методы математического описания процессов целенаправленной деятельности оперирующих сторон, которые, являясь дескриптивными, далеко не всегда соответствуют реальным психическим процессам принятия решения человеком. Сделан вывод о необходимости разработки формального аппарата, позволяющего более адекватно отражать процессы целеполагания с учетом психологических особенностей принятия решений, а также о необходимости совершенствования средств формализации экспертных (субъективных) знаний и внеличностных (научных) знаний.
На основе новой информационной технологии и проведенных исследований сформулированы требования к СОПР с учетом мотивационных и когнитивных показателей профессиональной деятельности ЛПР как субъекта труда, основными из которых являются: наличие специализированных моделей представления знаний, а также программных средств их обработки; обеспечение всех видов логико-аналитической деятельности органа управле
Постановка
задачи исследований
Современный
аппарат формализации
Принципы программно-целевого подхода
Психологические
принципы принятия решений
Семантическое описание объектов
Методология
семантической
оценки целей
Логическая структура
представления и использования знаний
Методический
аппарат
использования знаний
Пример использования разработанных
методик
Перспективы
применения
предложенного
подхода
Вариант
программно-технической
реализации
Оценка эффективности
предложенного
подхода
Рис. 1. ния при планировании; обеспечение активного участия ЛПР в процессе планирования и решения отдельных частных задач с предоставлением промежуточных результатов для анализа и, при необходимости, оперативной корректировки.
Предложена концепция СОПР с целью расширения возможностей человеко-машинной выработки решений при планировании целенаправленной деятельности. Отмечается, что центральной проблемой создания СОПР является представление и использование знаний для обеспечения достоверности вырабатываемых рекомендаций, что предопределило актуальность и научную направленность диссертационных исследований.
Во втором разделе из соображений универсальности и гибкости системы, возможности учета психологических особенностей принятия решений человеком в качестве основной выбрана декларативная форма представления знаний в виде формализованных аксиоматических теорий. В этой связи рассмотрены принципы представления знаний экспертов о предметной области, базирующиеся на интенсиональной логике присутствия.
Для простых объектов описано исчисление, эквивалентное четырехзначной булевой алгебре, в котором определены правила выполнения операций над объектами по присутствию, а сами объекты описываются двойкой -замыканием и внутренностью формулы объекта, выраженной через признаки, доступные для регистрации системой.
Для описания более сложных объектов, в том числе и иерархически структурированных, представление о которых является некоторым целостным образованием, содержащим как элементы, являющиеся материальными, так и абстрактные характеристики этих элементов, предложено исчисление, основанное на теории категорий и функторов. В частности, такими объектами являются объекты-цели, объекты-процессы, объекты-системы и объекты-классы. Приведены описания этих объектов, используемые далее в работе.
Рассмотрены принципы целеполагания, базирующиеся на семантической оценке целей по их свойствам, взятым по отношению к различным «внешним» обстоятельствам, среди которых выделены возможность, реальность и достижимость. Причем, цель становится основанием организации средств и определения способов деятельности тогда и только тогда, когда она является одновременно возможной, реальной и достижимой. Оценка возможности является двузначной (абсолютной), а оценки реальности и достижимости - трехзначные.
Исходя из принципов описания объектов предметной области и логики целеполагания, предложена логическая структура описания и использования знаний в СОПР в виде категорий и функторов, соответствующих, с одной стороны, различным уровням знаний (о целях деятельности, об объектах, о данных), с другой стороны, различным процессам (описания, распознавания, прогнозирования и планирования). Данное описание позволяет с помощью функторных морфизмов преобразования знаний строить доказательства формул генеральных целей, используемые для синтеза алгоритмов обработки данных и формирования рекомендаций ЛИР по заданной генеральной цели.
Приведенные принципы представления и использования знаний экспертов в СОПР отражают неопределенности и противоречивости исходных данных для принятия решения на целенаправленную деятельность и психологические принципы принятия решений. Делается вывод, что научная цель исследований может быть достигнута с разработкой методик распознавания, прогнозирования и планирования, базирующихся на вышеизложенных принципах.
Третий раздел посвящен разработке методического аппарата использования знаний в СОПР.
Исходя из правил построения логико-математических моделей оперирующих сторон на основе рефлексии, описан процесс выработки рекомендаций в СОПР с формированием в рабочей области систем миров - отражений объективной реальности с точки зрения оперирующих сторон. Каждый мир включает иерархию целей, формируемую исходя из потребностей; модель фактов, отражающую как текущее, так и прогнозируемое состояние реальности.
Предложена методика распознавания фактов по семантической оценке возможности целей при топологическом представлении знаний, с применением принципа топологизации теорий для раскрытия неопределенности присутствия объектов. Предложенная методика распознавания позволяет получить описание текущей ситуации в виде совокупности объектов с оценками их модусов присутствия (МП) на основе семантической оценки возможности целей. Отличительными от известных методик распознавания особенностями являются: построение описания текущей ситуации по семантической оценке возможности целей; четырехзначные оценки МП объектов; раскрытие неопределенности присутствия объектов с использованием принципа топологизации теорий.
Прогнозирование развития ситуации, исходя из целенаправленного характера действий оперирующих сторон, основывается на семантической оценке реальности целей. Предложена методика прогнозирования развития ситуации по семантической оценке реальности целей с учетом целенаправленного характера действий оперирующих сторон, которая позволяет получать прогнозируемые состояния реальности по вариантам и этапам развития ситуации. В отличие от известных методик прогнозирования, предлагаемая позволяет отбрасывать пути развития, соответствующие нереальным целям, более адекватно отражать рефлексию оперирующих сторон.
Предложена методика планирования деятельности, которая в отличие от известных, позволяет не только минимизировать расход ресурсов на действия или выбрать наиболее эффективный вариант (выбрать совокупность управляющих воздействий, оптимальных в смысле заданного(-ых) критерия(-ев)), но и планировать последовательность своих действий по вариантам раз вития ситуации в соответствии с психологическими принципами принятия решений.
Предложенные методики базируются на принципах, изложенных в главе 2, и являются решениями научных задач исследований, а в совокупности с изложенными логико-математическим аппаратом представления знаний экспертов в СОПР и психологическими принципами принятия решений позволяют достичь научную цель настоящих исследований. Приведены Р-схемы алгоритмов, реализующих названные методики.
В четвертом разделе предложен вариант программно-технической реализации СОПР расследования преступлений, позволяющий предоставлять следователю план оперативно-розыскных мероприятий, автоматизировать часть рутинных функциональных-обязанностей, основанный на создании локальной вычислительной сети ПЭВМ.
Анализируются оперативность и достоверность вырабатываемых СОПР рекомендаций по сравнению с некоторыми существующими компьютерными моделями принятия решений. Оценка эффективности предлагаемого подхода превышает оценку традиционного в 1,2 - 6,3 раза за счет непосредственного учета ряда факторов в семантическом описании целей и процессов, позволяющем более адекватно учесть принципы целенаправленной деятельности оперирующих сторон.
Показана применимость подхода в дальнейших исследованиях по реализации конкретных СОПР в вопросах организации взаимодействия с пользователем, автоматизации наполнения и корректировки базы знаний (БЗ), разработки эффективных процедур логического вывода в топологизирован-ных теориях, разработки методического аппарата для организации подсистемы объяснения.
В заключение сформулированы основные результаты исследований и выводы по работе в целом.
Научная новизна результатов, полученных в диссертационной работе, заключается:
1. В новой постановке задачи автоматизации процесса целеполагания при планировании целенаправленной деятельности с учетом психологических особенностей принятия решений человеком, структуры субъекта труда - JUL LP (мотивационных, когнитивных, операторных и эмоционально-волевых показателей профессиональной деятельности ЛПР) и разработке на этой основе логической структуры представления и использования знаний экспертов в человеко-машинной выработке рекомендаций по деятельности сложной организационной системы, отличающейся от известных категорным представлением знаний и данных, а также процессов их обработки.
2. В разработке метода представления и использования знаний экспертов при планировании целенаправленной деятельности оперирующих сторон с учетом внутренней структуры субъекта труда - ЛПР, отличающегося от известных:
• топологическим описанием используемых в процессе выработки человеко-машинных рекомендаций объектов;
• использованием принципа топологизации теорий при раскрытии неопределенности присутствия объектов в текущей или прогнозируемой реальности;
• построением планов действий по семантической оценке достижимости целей оперирующих сторон.
Научная значимость результатов диссертационного исследования состоит:
• в дальнейшем развитии методов представления и использования знаний экспертов в части учета психологических особенностей принятия решения человеком на целенаправленную деятельность;
• в разработке методик распознавания, прогнозирования и планирования целенаправленной деятельности оперирующих сторон с учетом внутренней структуры субъекта труда - ЛПР. Основные положения, выносимые на защиту.
1. Автоматизация процессов целеполагания с использованием методов ИИ (путем создания СОПР), программно-целевого подхода позволяет повысить достоверность вырабатываемых человеко-машинных рекомендаций за счет учета: неопределенности, противоречивости и зашумленности исходных данных; рефлексивного характера процессов принятия решений и целенаправленного противодействия.
2. Логическая структура представления и использования знаний экспертов в человеко-машинной выработке рекомендаций при планировании целенаправленной деятельности, описанная в виде категорий (топологические описания целей, объектов и данных) и функторных морфизмов (отражения объектов одной категории в другую при распознавании, прогнозировании, планировании и рефлексивных отображениях), позволяет в формальном виде представить процессы целеполагания при планировании и получать семантические оценки возможности, реальности и достижимости целей оперирующих сторон.
3. Использование знаний экспертов для принятия решения, согласно разработанной логической структуре, реализовано в методиках: распознавания ситуации по семантической оценке возможности целей, прогнозирования развития ситуации по семантической оценке реальности целей и планирования деятельности сложной организационной системы по семантической оценке достижимости целей.
Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что она содержит методический аппарат представления и использования знаний экспертов в СОПР, включающий Р-схемы алгоритмов распознавания, прогнозирования и планирования, реализация которых позволяет:
• повысить достоверность вырабатываемых человеко-машинных решений в 1,2-6,3 раза;
• повысить доверие ЛПР к вырабатываемым рекомендациям;
• снизить уровень тревожности ЛПР;
• повысить уровень комфортности ЛПР при принятии решений. Сформулированные требования к СОПР и разработанная концепция
СОПР реализованы в тактико-технических заданиях на разработку спецсистем (в 2 ЦНИИ МО РФ), СОПР расследования преступлений (ТФМИ МВД РФ, Тверском ОУВД). Основные результаты исследований использованы в научно исследовательских работах "Равнинник-1", "Равнинник-2", "Равнинник-3", "Равнинник-4", "Клубника-1", "Веревочник", "Яуза-У", "Сылва", "Монолит-90" и многих других; докладывались на 3 Международной НТК по программному обеспечению ЭВМ (1991 г.), XIX, XX и ХХУП ВНК ВКА ПВО (1990, 1991, 1998 гг.), НТК 2 ЦНИИ МО РФ (1986-1998 гг.), 1 НТК НПО "Фазотрон" (1989 г.), семинаре по ИИ в ВА ПВО СВ (1989 г.), XXXIX и ХХХХ НІЖ ВИРТА ПВО (1989, 1990 гг.); опубликованы в 11 статьях / 92, 93, 101, 103-105, 107, 112,113, 115, 117 /, 19 отчетах о НИР / 26-35, 78-82, 84, 131-133/и 15 тезисах докладов/94-100,102,106,108-111,114,116/.
Анализ существующих подходов к построению моделей принятия решений
Традиционно нормативные модели связаны с дедуктивной логикой, в которой рассматривается, как мы должны были бы думать, следуя идеальным принципам логики, а не то, как мы думаем на самом деле. При построении нормативной модели математика используется, чтобы показать наиболее эффективный путь достижения определенной цели. Этот тип математического моделирования гораздо более популярен среди, например, экономистов, которые обычно исходят из идеи «рационального человека», всегда подсчитывающего оптимальные варианты и желающего максимально удовлетворить свои потребности, чем среди психологов, которые, по словам Дж. А. Миллера, долгое время «смотрели на экономистов как на хороший пример плохой психологии». Но в последнее время в психологии нормативные модели также получили довольно широкое применение как дескриптивные модели идеального поведения.
Большое внимание на развитие теории принятия решений оказала «компьютерная революция», возможность имитационного моделирования на ЭВМ различных процессов принятия решений. В последние годы это направление оказалось тесно связанным с проблематикой ИИ. Все основные вопросы, которые в настоящее время исследуются в рамках построения ИИ (распознавание образов, решение задач, вопросно-ответные системы, экспертные системы, построение диалоговых систем с использованием языка, близкого к естественному и др.), связаны с различными процедурами принятия решений. Однако особенностью теорий принятия решений, развиваемых в рамках проблематики ИИ, является то, что разрабатываемые процедуры принятия решений часто имеют мало общего с теми реальными процедурами, которыми в подобных ситуациях пользуется человек. Несмотря на это, ряд исследователей в области проблематики ИИ (например, Г. Саймон / 135 /) считают свои теории способными объяснить реальное поведение людей в ситуациях принятия решений.
В последнее время в проблематике принятия решений, связанной с созданием ИИ, все более начинают преобладать лингвистические аспекты принятия решений. К этому циклу работ относятся все исследования по конструированию вопросно-ответных систем, исследования, направленные на разработку языков для ЭВМ, близких к естественному, наконец, работы, которые велись в СССР по построению семиотических систем принятия решений (Ю. И. Клыков / 42 /, Д. А. Поспелов / 74 / и др.).
Прежде всего нужно сказать, что принятие решения, рассматриваемое на психологическом уровне, не является некоторым изолированным процессом. Оно включено в контекст реальной деятельности человека. В структуре деятельности решение выступает как конечный акт разветвленной системы одних процессов и вместе с тем как начало системы других процессов. Для того чтобы понять, как происходит принятие решения (и каков его механизм), нужно иметь более или менее ясное представление о структуре деятельности и включенных в нее психических процессах в целом.
Любая деятельность обусловлена некоторым мотивом и направлена на достижение определенной цели. Для понимания мотивации и целеобра-зования большой интерес представляют концепция отношений (В. М. Мя-сищев / 66 /) и концепция значимости (Н. Ф. Добрынин / 22 /). Отношение «мотив-цель» - это своего рода «вектор деятельности», который задает направление формированию решения. Он определяет и процесс извлечения информации из памяти, и процесс сбора, обработки и синтеза информации, поступающей из окружающей среды. Принятие решения переводит одну систему процессов - синтез информации (или афферентный синтез) в другую систему: в программу предстоящего действия. Таким образом, в принятии решения реализуются и когнитивная и регулятивная функции психики.
При построении моделей принятия решения важно знать, как развертываются процессы, предшествуюпще ему и следующие за ним. Иначе говоря, нужно исследовать не только самое решение, но и его информационную подготовку (или стадию предрешения), которая включает поиск, выделение, классификацию, обобщение информации о среде, а также формирование гипотез (альтернатив), из которых происходит выбор. Нужно исследовать так же, как принятое решение переходит в процесс формирования программы действий, направленных на его реализацию.
Процесс принятия решения, таким образом, должен быть рассмотрен в системе других процессов, включенных в реальную деятельность человека. При этом важно иметь в виду, что связь между мотивом, целью и способом действия не является однозначной. Одна и та же цель может реа-лизовываться разными способами что, так или иначе, проявляется и в процессе принятия решения.
Анализируя деятельность, мы обнаруживаем процесс принятия решения и при формировании цели, и при выборе способов действия, и при формировании программы действий, и т.д., т.е. принятие решения как бы пронизывает все «составляющие» деятельности.
Логика присутствия простых объектов
Рассмотрим формальную систему для построения теорий отдельных объектов, которые могут означать классы абстрактных и конкретных понятий, их характеристик, отношений, а также некоторых процессов. Вообще, здесь и далее под объектом будем понимать часть мира, выделенную как единое целое и представленную определенным образом в БЗ. Предполагается, что каждый такой объект может иметь частные примеры, способные присутствовать или отсутствовать в локусе пространства и времени (материальные объекты) или в некотором воображаемом мире (абстрактные объекты).
Требованиям конструктивности теории и возможности описания динамики объектов в наибольшей степени удовлетворяет интенсиональная логика присутствия, в которой понятие свойства принимается в качестве первичного, в качестве способа проявления определенной стороны объекта по отношению к другим объектам, с которыми он вступает во взаимодействие. Объекты обладают практически бесконечным числом свойств, любые из которых могут быть описаны в БЗ, и как следствие, почти каждый объект невозможно описать полностью. Это означает, что необходимо отобрать ограниченное (и часто довольно малое) число характеристик, существенных для описания объекта в процессе решения. После того как такой отбор сделан, необходимо определить процедуру измерения (наблюдения) каждого свойства.
Пусть 0А - некоторые свойства, определяемые в мире ю, и принимающие одно из двух значений присутствия: S(co,r) или N(co,r), где S (со, Г) соответствует присутствию свойства в мире со согласно теории Г, а N (со, Г) - его отсутствию. Символ теории Г введен в связи с тем, что в дальнейшем все теории, помещаемые в БЗ, предполагаются локальными (то есть имеющими определенные условия применимости) и субъективными (зависимыми от того, кто является субъектом - носителем теории), в связи с чем решение о присутствии свойства может зависеть от того, на основании какой теории оно принимается.
А в мире со в пределах выполнения условий, соответствующих области применимости теории Г. Это позволяет, выбрав достаточно полный набор свойств, образовывать новые объекты, рассматривать объекты в рамках алгебры наравне с их свойствами, конструировать составные объекты из простых. Интеллектуализация СОПР предполагает наличие БЗ, совмещаемой с БД, и общего математического обеспечения (ОМО), обеспечивающих возможность содержательной интерпретации в ЭВМ в терминах понятий, используемых в естественном языке, входных и выходных данных, а также данных, хранящихся в памяти, и выбора на этой основе процедур их обработки. В БЗ помещаются знания о физической реальности, целях деятельности и процессах их достижения, а также о принципах целеполагания и планирования и программах обработки данных. Особенность системы заключается в том, что набор имеющихся алгоритмов и программ обеспечивает интерпретацию лишь отдельных элементарных составляющих знаний, из которых в соответствии с запросом пользователей и данными о текущем состоянии реальности осуществляется синтез соответствующих алгоритмов и программ обработки данных, в результате чего формируются рекомендации ЛПР, являющиеся проектом решения на организацию целенаправленной деятельности. Из соображений универсальности и гибкости системы в качестве основной выбрана декларативная форма представления знаний в виде формализованных аксиоматических теорий / 62, 86, 91 /. Задача перехода к процедурной форме решается путем логического вывода формулы генеральной цели, учитывающего условия совместимости иерархий целей оперирующих систем в различных воображаемых мирах при рефлексивных рассуждениях, и стыковке процедур, соответствующих аксиомам, присутствующим в построенном доказательстве, в единый алгоритм и программу.
Для построения аксиоматической теории проблемной среды необходима некоторая логистическая система позволяющая учитывать неопределенности и противоречивости исходных данных для принятия решения, субъектив -39 ный характер заложенных знаний об объектах предметной области и психологические принципы выработки рекомендаций на организацию целенаправленной деятельности. Ниже будут рассмотрены логика простых объектов, принципы структурного описания и образования топологизированных теорий составных объектов, принципы целеполагания, а также логическая структура описания и использования знаний при выработке рекомендаций ЛПР.
Оценки присутствия остальных объектов, не являющихся базовыми, могут быть получены при наличии аксиом, связывающих их присутствие с присутствием базовых объектов, с использованием правил вывода:
Распознавание ситуаций в процессе принятия решения
Как отмечалось выше, любой акт принятия решения начинается с распознавания текущей ситуации - оценке модуса присутствия объектов в физической или абстрактной реальности с точки зрения оперирующих сторон с учетом их взаимного отображения, то есть в построении целой системы (субъективных) миров. Результатом такого процесса должны быть иерархии реальных целей оперирующих сторон. В соответствии с психологическими принципами принятия решения и логической структурой представления и использования знаний в СОПР предлагается следующая методика распознавания фактов по семантической оценке возможности целей.
Процессы распознавания инициализируются ЛПР, а также рефлексивными процессами при прогнозировании и планировании, посредством задания генеральной или дополнительной цели в соответствующих случаях. При этом описание цели в виде формулы (2.22) конкретизируется оператором указанием целевых ограничений (в частности, возможно, на исполнителей, ресурсы и так далее) и (или) заданием рассматриваемой теории с использованием классификатора теорий. Классификатор теорий представляет собой словарь, рубриками которого являются (см. рис.3.1): краткое имя (КИ) теории - уникальное имя длиной 8 символов, начинающееся с «TR»; условия применимости теории, описанные совокупностью признаков (формулой), существование которых определяется программными модулями или означиваются оператором; субъект-носитель теории и ранг рефлексии; отображение теории - КИ теории, отражающей взгляды оппонента субъекта - носителя теории на данную теорию; шифр доступа для системы защиты от несанкционированного доступа; а также длинное имя (ДИ) теории, являющееся краткой характеристикой данной теории.
Проверка условий применимости теории производится либо оператором (ЛПР), либо программными модулями, для чего используется информация из каталога условий применимости теорий (см. рис.3.1). Задание теории в случае возникновения рефлексивных процессов производится с использованием рубрики «отображение теории» для текущей теории из классификатора теорий.
Задание имени теории является исходной информацией для извлечения из БЗ описаний объектов релевантных решаемой задаче. Для этого используется каталог объектов (рис.3.1), в котором кроме таких рубрик, как КИ, ДИ, адрес описания объекта в БЗ, тип, список синонимов, введена рубрика «список областей применимости», что позволяет развернуть генеральную цель в иерархический граф целей согласно семантической оценке возможности, описанной в п.2.3.2 или модифицировать его при отражении одного мира в другой в случае возникновения рефлексивных процессов. Исходя из полученного графа целей, по описаниям объектов-целей вида (2.18) строится семантическая сеть процессов, релевантных поставленной задаче.
Далее, семантическая сеть процессов используется для построения семантической сети объектов по их описаниям вида (2.21) - (2.23) по правилам раскрытия объектов-процессов вида (2.20), вплоть до базовых объектов, то есть тех объектов, означивание МП которых осуществляется программным способом (в частности, для простых объектов реализующим (2.6), (2.7)). Данная сеть используется для логического вывода оценки присутствия объектов в текущей реальности по значениям МП базовых объектов и определения присутствия и стадии текущих процессов (получения описания текущей ситуации). Для этого используется дедуктивная эквивалентность между понятием А и вектором условий его присутствия: А -» А, то есть в непосредственном вычислении компонент вектора А по данным от датчиков, согласно формулам (2.6), (2.7), либо другим доступным программным способом.
При этом в 1ТА включается минимально необходимый для распознавания (в лучшем случае) набор аксиом, который при неопределенном результате дополняется аксиомами из СТА путем увеличения глубины дерева вывода. В результате осуществляется построение расширяющейся системы ок-рестностей требуемой в данном случае теории 1ТА, начиная с ITA, до получения определенной оценки присутствия понятия А. Этим самым при распознавании могут быть реализованы: аналог метода последовательной детализации; метод уточнения присутствия по косвенным признакам.
Полученная в результате совокупность присутствующих в текущей реальности объектов является релевантным поставленной задаче описанием текущей ситуации и позволяет сделать вывод о существующих на момент расчета процессах, их стадий и путей развития. Данная информация является исходной для прогнозирования развития ситуации и планирования действий. На указанных этапах возможен возврат на этап распознавания при возникновении рефлексивных процессов (дораспознавание и уточнение, распознавание объектов, присутствие которых не рассматривалось, и так далее). В этой связи алгоритм распознавания в СОПР играет ключевую роль.
Далее выбранная цель разворачивается в граф целей согласно формулам вида (2.17), представленный в рабочей области СОПР в виде стека целей (см. рис.3.3). Здесь и далее стековая организация рабочей памяти выбрана из соображений минимизации требуемого объема оперативной памяти (ОП) и времени доступа (как было показано в / 65 / наиболее эффективным с точки зрения принятого интегрального критерия, учитывающего как потребный объем ОП, так и время доступа к знаниям, является способ организации знаний в виде списков связей). При формировании описания цели проверяется есть ли такая частная цель в стеке: если есть, то заносится номер, если нет, то имя данной частной цели заносится в вершину стека, а полученный номер - в описание стека. Аналогичным образом заполняется стек программных модулей, имена которых присутствуют в описаниях возможных целей (см. рис.3.3).
По сформированному стеку целей, согласно описаниям вида (2.18), (2.19), заполняется стек процессов (рис.3.4). В раздел «адрес цели» заносится адрес объекта в стеке целей при раскрытии по формуле (2.18) или переносится из описания объекта-предшественника по формуле (2.19). Шифр варианта формируется из шифра объекта-предшественника путем дописывания значений і и j из формулы (2.20). Описание объекта в стеке процессов формируется аналогично стеку целей. Таким же образом дописывается стек модулей. Упоминаемые в описаниях объектов-процессов базовые объекты, объекты-системы и объекты-классы заносятся в стек объектов (рис.3.4) с переносом шифра варианта развития ситуации. Полученный при формировании стека процессов стек объектов расширяется путем раскрытия упомянутых объектов по формулам (2.21) - (2.22).
Вариант программно-технической реализации системы обеспечения принятия решения расследования преступлений
Проведенными исследованиями установлено, что система допускает реализацию на базе локальной вычислительной сети (ЛВС) ПЭВМ (см. рис.4.1). Основу системы составит сетевой сервер на базе ПЭВМ, реализующий функции диспетчера СОПР (кроме перечисленных в п. 1.4 функций монитора системы, также ряд специфических функций, таких как изменение конфигурации сети при выходе из строя одной из подсистем с перераспределением ее функций по другим подсистемам).
Реализация БЗ-Д целесообразна на базе реляционной СУБД, такой, например, как FoxPro или Oracle. Выбор реляционной СУБД обуславливается их рядом преимуществ / 92, 93 /: простота понимания и работы с базой (особенно для не очень опытного пользователя) при большой сложности структур, представление их в виде таблиц обеспечивает большую ясность и четкость; работа с реляционной БД поддерживается языком манипулирования высокого уровня (уровня исчислений), избавляющими пользователя от необходимости программирования поисковых процедур на БД; реляционную базу проще развивать и дополнять; упрощается контроль целостности и конфиденциальности информации - части отношений всегда могут быть выделены и изолированы от остальных частей с соответствующей защитой по доступу; упрощается физическая организация данных, ее интерфейс с логической структурой; естественным образом выражаются отношения любой степени, а не только бинарные, как это имеет место в случае иерархических и сетевых структур; отношения являются строго определенным математическим понятием и поэтому могут служить объектом строгой математической теории (одно из важнейших преимуществ реляционных структур - существенное при организации интегрированной БЗ-Д); возможность введения алгебраических операций над отношениями (проекция, объединение, пересечение и так далее - существенное при организации манипулирования данными) / 61, 90 /, что придает реляционным структурам особую гибкость и возможность относительно простой адаптации к самым разнообразным требованиям.
Для оценки эффективности применения результатов исследований при реализации их в СОПР воспользуемся известной методикой, предложенной в / 18 /, согласно которой основными требованиями, определяющими пригодность СМО к практическому применению, являются требования оперативности, достоверности и контролируемости результатов.
Для оценки достоверности результатов, получаемых с использованием различного СМО, необходимо оценить полноту и точность отражения в моделях основных особенностей и закономерностей целенаправленной деятельности в условиях конфликта (факторов операции) с учетом их важности (значимости). Достоверность воспроизведения операции при автоматизиро ванном принятии решения на целенаправленную деятельность в условиях конфликта будем оценивать показателем .
Рассчитанные значения показателя достоверности представлены в табл.4.6. Откуда следует, что большей достоверностью, по сравнению с традиционным СМО, обладает СОПР, за счет непосредственного учета ряда факторов в семантическом описании целей и процессов, позволяющем учесть принципы целенаправленной деятельности.
Для удовлетворения третьему требованию целесообразности применения - контролируемости результатов - СМО должно содержать систему объяснений, позволяющую по вызову оператора отображать с требуемой детализацией результаты пошагового развития ситуации в удобной для контроля форме. Из состава рассматриваемых СМО такая система существует только в 14.001 и предполагается ее реализация в СОПР.
В настоящей работе приведены результаты исследований по представлению и использованию знаний для выработки рекомендаций по целенаправленной деятельности на этапе планирования. Как отмечалось выше, уровень теоретической проработки вопросов построения СОПР позволяет приступить к реализации прототипа системы. В этой связи, основными направлениями дальнейших исследований являются:
