Введение к работе
Актуальность теми. I) настоящее, время плблплаетол не.укдоц-MHll J'Ост ЧПСЛЧ ОКПГ-ріІМеНТЛЛМІМХ исследовании СЖ> сложных нпог< «Факторных объектов (естественно-научные исследования, контроль качества продукции, оіітп'тігзпцнн технологических процессов, сертификация сложных технических изделии:, социологические it зконі метрические исследования, медико-биологические нееледппаиич, исследования в экологии и др.). ft ряде отраслей 'Я\ нпг'ят массовый характер н являются неотъемлемой частью общего технологического пронпсоа, например, при контроле- качества продукции, сертификации слотинх изделии.
Проблеми, которые приходится решать и ходо оргаїшзацнн эксперимента, его проведении и обработке результатов, связаны с выборам црлрП, маті'матігюоких моделей, стратегии н тактики эксперимент;!, критериев планирования, конкретних методов статистического анализа, адекватных программных средств. Такая многоуровневая проблема принятия ропк шш требует комплексного подхода, а следовательно и высокой квалификации о области методологии эксперимента и обычно вывивает необходимость привлечения к участию в эксперименте эксперта-статистика. Однако это но всегда возможно в силу многих причин.
Пногоуровневость и нногоегадиЛность процессов принятия решения в ходе эксперимента предполагает не только методологическую, математическую, алгоритмическую, но и информационную поддержку, поскольку приходится накаїшгеать большие объемы эмпирических данных, проводить первичную обработку этих данных, окетрлгировать из них знания, хроплть и использовать эти звания, делать графическое отображение зависимостей и документировать результаты.
Таким образом, становится актуальной проблема создания интегрированное информационной еноте для поддергки экспериментального исследования. Такая система должна позволять комплексно рощать задачу извлечения зппшШ об исследуемом объекте из экспериментальных данных и использования этих знании для далі неИтего вел''направленного изучения объекта, управления объектом, предсказания его поведения. Необходимо р.заимодеп-сі, не тег'торипршгл знаний с априорными знаниями эксперта, Г'Ч'С|:ме для этого требуется представлять в формализованном виде. В результате такого взаимодействия система додтна прини-
IkiTb pollli.iflDI и стратегии И I'cir.'lilH' ДЛЛі.іи-ІІаімі-і >ч,Іі.; :іКі-ік:рі!--Ні'И'і'И.
ЦОЛЬЮ paOO'IU ЯІІЛ'ІгТ./і ріі;.риОоїі.а :і.іи II- liv:.|; їі:і'|Л'і! И|,Г. і рНрОИаіНШХ ОПОТиІІ ПЛ.ііІІІріЯіаІШЯ її <ПІалП.>а .if...lirpilll<;Hyuii ,l'|.'
ПпАЭ), іі])(ігр<імінііі і |л,,ілііо,іціш ч примі ііі-ііи.' 'іаі.іі/. .».іЧііі к j« іііошію практических аидач.
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ Данной 11* ліі Іп»;ЛиД.Н>.іїч:ЛІ,НО \л Іп,ші'..)і .,J,r-
дущіш задачи:
проводится анаїїііо очпр'іі.і'.яніоі,. > ... 'і -л.чі.і н.і, іін,;~>в.ііи. і її анализа зконерпыоьтип;
рассматриваются маті'Матичиї.кпі и лпгнчш.лИг а:,и і.ти ІІиАЗ;
разрабатывается концептуальная подалі, интегрированной снотоі.ш планирования її анализа экспериментов;
разраОнтьшамтен сродства представления ан.ініііі її IV Іін\.');
разраОатинаїї/ген механизма управления О.іа.иііі дчіпшх її знаний;
разрабатывается интеллектуальный ннтер^.-Не;
проводится проблемная адаптация <-\и темп діія нодііг|і.скіі летного эксперимента при т,( ледовапіїн ra.,ovypoiiiMiu> ш<.іг;.'е .*,.гИ и сертификации Летатчлышх аппаратов.
Матода исследования. Ь работе псіиип,з„іі'Тен іюл.-.ті її іп'оі ди теории вероятностей, математической статистики, методи оптимизации и теория игр, методы прикладной математической1 лі>ги ки, методи искусственного интеллекта.
Научная новизна аронодошшх исследовании знышчнетон в следующем.
І). ГІОЛУЧОІІ ]ІЯД МаТОМиТИЧеОКІІХ результатов іі Обласні -її на-
ішрованші экспериментов. И частности установлена взаимосвязь некоторых известных критериев оптиманміости планов рої(«щюп -
1ШХ ЗКІЛЮриМОНТОВ. ІірОДЛОЖеН оООбііЮШШП ИІИІиріІзЦіи НІІі.Чі КрИІ'О
рнй вариационного типа. Для зтопо критерии рас іьтрігагтеи структура оптимальных планов, предлагаются чие,ы;нпие процедури синтеза оптимальных планов па основе меуолоп квазіїдічріі-р, ніш руомой оптимизации. Результати попользуются дня Ф і-і.і.р,вашія бази знаний.
- I -
:-M. (.'форму.і'ирчнґши принципи построения нчтсгрпрогчнноН
ОН''ї'!ЛІ ІІЛЧННр'ЧМНІШ !! ОІІЧ.ПІПІЧ ЧКЄПЄрИИ0НТОи КЧК рЧОНрОДОЛеіІ-П'ЧІ ІЧН'еЛЛсс'ї'уаЛЬЧсП ГЦСТ'ЧІЧ. П Т.ЧКЧП СНЄТОМО КОНІКЧІТуаЛМІО
чч!,' >ляит; я нр"дп'"пі;і.ч ооляоть исследуемого оел.ектл її Предметная облч ;ті, іютодологии чксцорпіVЧ1ТЧ. Структури Г'ТИХ областей
-чрчлр.гигт структуру іш'іх'рпччч'лніеіі среди, которая строится
ПЧД НИМИ. ПрОДМ' ГНИЄ О'ІЧаОТН 11 ШИЬ'р'МЧШІЧІШЧЯ СрОЛЧ СВЯЧОІШ Череп ШГП'-р'Ь'П'!. ООрЧЧуїЧІшМ 1ІН'Іюри;"іЦН"ПіШП КіЧП'.у'р.
.4). Прпллогічі нрпнішп чшхчт1 (хчіпш.і'ШіоП подоли. Суть дик-
1101'- ПрИНІШПЛ ОГОЛИТСЯ К следупіі' Г'у. І'иДОЛЧКТСЛ ІІродмО'ПШО ОЙ-
ласти тчлі'Л'.ч м'Ч'о ог5ч.ектч, ндчнпрецанпя чкопернментоп н статистического анадпчч. ".прпорчме пітним ич иачнашшх предметних '>(5ла'тен іір'Ч"г.т,'Чілч.'"'!'("і н гігі!ч-|.'.'.'ц тіло и иаччна-і"'п,;і далее соеісет: тнуинпмк локальними теориями. Имокчшосл. чтатін.-тнч'.ч кі'" данино раегматринарп'е:! как факти. Оснащенная теория обьекта получается как обогащение локальной теории объекта локальними Т'-ерняпн статистического анализа и планиропа-ипл -іксіК'рші'Чіт.ч. а такте фактами-данными. Оснащенная модель ебьекта шл'однтен на ocHaiiioniiotl теории формально -логическими пето/ftnn. формулируется принцип достаточности модели. Приводятся услорп.ч адекнатноети, уотоЛчштости н непротиворечивости опіящепноп теории.
І.'. Рачработаи метод іі( її' ка н устранения противоречии п оснапіенноіч теории.
Ь). Предложен н'Л'од шідел'лшл акстремалыюго базиса гипотез. Формулируется принцип формирования множества гипотез.иод-дстащих пропоре- па очного Функции ниборя, норождетюП отношением предпочтения. Лаптей Формулировка этого принципа в топологических терминах. Пригодятся примеры исиольговапня дан-чог'п подхода. Один ич гатнчх примеров связан с пік орем конку-piipyfwnx гипотез tip і планирования лиекрнміптрутаїх чкепорпмоч-
е'і. разработана логическая модель сертификационного пке-ікЧЧіМ'Чіта.
"і. разработчик басу знании и .дашінх по-методам статие-тичс кого анализа и планирования чкенеримента и механизмы упреет чнл тгимп базами.
",і. і!ргдло-*'Чі припини построения интерфейса ч експертних пі tcojv ;[,;,! ні.с,!істіі:,(іііія мчогоі]і."іі:торішх объектов. Ч ПОПОНО
которого лежит прецедентный подход.
9). Разработана экспертная система для исследования характеристик газотурбинных авиационных двигателей методами активного эксперимента.
10). Разработана экспертная система по сертификации гражданских самолотон.
На защиту выносятся указанные в п. 1) -10) научные результата .
Теоретическая значимость. Теоретические результат», полученные в работе, могут служить основой дли разработки концептуальних моделей, баз знаний и ряда конкретних механизмов вывода п системах искусственного интеллекта, направленных на изучение сложных мпогофакторішх объектов методами активного эксперимента. Ряд научных результатов дает новые перспективные направления в области активного извлечения знания из данных.-
Практическая ценность. Результаты данной работы могут быть исиользопаші в системах автоматизации научных исследований, при оптимизации технологических процессов, при сертификации сложных технических изделий.
Инвариантное ядро разработанной интегрированной системы 11иАЭ может быть адаптировано на применение и конкретном приложении. Для этого в системе имеются средства методоадаитацни, проблемной адаптации и объектной адаптации.
Предлагаемые базы знаний в предметной области методологии эксперимента могут быть использованы как основа для накопления знаний экспертов но стратегии и тактике эксперимента с учетом специфики различных моделей наблюдений.
Интегрированная система может применяться для целей обучения методам планировании и анализа экспериментов.
Интегрированная система может быть использована как экспертная система для консультаций по вопросам планирования и анализа эксперимонтов,
Предложенный инструментарий может быть использован для разработки новых интеллектуальных систем.
В настоящее время в системе имеется около 200 прецедентов решения задач исследования многофакторных объектов из различ-
них областей знаний. База прецедентов может быть основой для накопления коллективного огшта решения задач такого рода в конкретной предметной области.
Реализация результатов исследования. Теоретические и практические результаты работы явились основой для создания конкретних пробломпоориентировянннх систем для поддержки летного эксперимента и внрдронн в практику экспериментальных исследований в Летном исследовательском институте им. І'ромова г г. Жуковский), Подтверждающие акты прилагаются.
Одна из этих систем предназначена для исследования режимов газотурбіїнігах двигателей в условиях полота и при стендових испытаниях. Разработаны проблемные базы знаний для данного объекта исследования. Эти базы интегрированы с базами знаний по планированию и анализу экспериментов.
вторая система ориентирована нэ поддержку сертификационного эксперимента. Эта система в настоящее время используется при летных сертификационных испытаниях гражданского самолета ИЛ-96М.
результати нсоледовашій и разработагаше программные комплексы нашли применение при постановке курса "Искусственный интеллект" для специальности 22.03 "Системы автоматизированного проектировзшія" в Новосибирском электротехническом институте на кафедре'автоматизации обработки информации.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной роботы докладывались на следующих конференциях и симтюзимумах:
- ГХ Международный симпозиум по исследованию операций.
ФРГ, г. Оснабркж. Август 1901;
I Международный симпозиум по недпфференішруемой оптими-заціпі. Венгрия, г. Шэпрон. Сентябрь 1984;
VTH Всесоюзная конференция "Планирование и автоматизации эксперимента в научных исследованиях". Ленинград, ЛГУ, Т986;
Всесоюзная конференция "Моделиропашю систем информатики"- Новосибирск, т СОДН СССР, Г988;
ТХ Всесоюзная конференция "Планирование и автоматизация эксперимента в научных последовашшх", Москва, МЭИ, 1909;
- Ін:г. wj'.'illilH KallJn'-ріЧІЦІІІІ ''МнТіЛ ІЛ іИЧССМІн М-'ТоДМ ПЛіїІПІрП
иаинл лкіліоріїмонтої, і> лаО.,раторі>.их н нрошылчшы/ ік-иіи-доіішіи-ях". І'лнчі, Институт кибернетики, Кб:,1;
- ІІсеоїЧО'ЛіаЛ КОШріроНЦИЛ "Іілаїї ГЛІНі i.lii II оКі :ih'| і'ГІІІі'.' СІкГп-
міі і; КІШ", е'инастополі., ІУл);
- МоЖДУІіарОДІШЛ КОІНріреПНИЛ "J 'І tOj JI1 ,'іі ijJt» ПНІ'оЛІІнКТуалІЛШі.;
спотілім". Роотон-Иа-Д'.ну - 'lt![i«.Kuji, І'.)'.»[;
- VJ Моздународнип піміюоїіуп па lu.-Kjvi.Tin шічі.іу іііітс.іі.ік.к-
гу и иго приложениям н iiiiTcii.'jihi. .'і:глііа,(Ч.':|«ірл. /нгут \'>'.'> \.
- Международная научно-т.-хаячиокал киН.Геронцнл ''.'лл'унлі,
ІПІО Проблемі; ЛЛгП'рчШ'Л'о НрІІбир'.'.їр її IliU" -її ill-'.К'. І її і|:. 'II -OllpOK. ООІІЇЛОрІ. Н)'.Й.
Публикации. U'.j материален діии і ]>'ГиіііШ опуоликоічліо 10 печатних работ, орідп них монографии ооьп.юм В п.д., й ллрубож-ішх пуолпкаціїїі.
Структура и обгеи работы, Диссертация состоит на нпед.пил, Опии глаь, ааключееил, списка литоратури, содержащего '.'?Ь пап-Менонапнп и приложении, оиі.иіі раоо'ш еоетлиллет :;tw і.траііпп машинописного текста, iui*j4.u>v 'Л> рисупкои, ::;; Таллинн.
