Введение к работе
Актуальность проблемы. Нечеткие технологии, будь то физические, химические, биомедицинские или социотехнологии, представляют самостоятельный интерес как сложные объекты, не имеющие в достаточной мере набора моделей поведения, управления и развития. Гибкие нечеткие технологии, в свою очередь, интересны как нетрадиционные объекты для гибких автоматизированных производств (ГАЛ). С другой стороны, современное состояние системологии и системотехники как научной теории и инженерной практики имеет достаточный потенциал для работы с подобными сложными объектами. . При этом - особенно актуальной становится проблема формализации системно - предметных знаний и создание интеллектуально - информационной среды для системотехнического обслуживания таких объектов.
Работа выполнялась в соответствии с Программой фундаментальных исследований Госкомитета РСФСР по делам науки и высшей школы "Исследование, разработка, освоение и выпуск мелкосерийной и мало-тоннажней наукоемкой продукции для отраслей народного хозяйства РСФСР" (тема "Моделирование и компьютеризация технологических процессов") на 1991-93 гг.; Российской Программой "Математическое моделирование в научных и технических системах" (проект N ММ '8.12 "Создание инструментальной среды для системотехнического обслуживания сложных электротехнологических объектов"Г на период 1992 г.|; грантом ИНФ-14 по разделу "Информатика" (тема "Создание инструментальной среды системотехнического обслуживания сложных объектов") на 1992-93 гг.; Программой "Технические университеты" (тема "Внутреннее проектирование инструментальной среды системотехнического обслуживания сложных объектов") на период 1994-95 гг.; комплексной Программой СМ РСФСР и Госкомобразования
РСФСР "Исследование и разработка новых информационных технологий" шифр "КИТ-АН" (тема "Разработка теории построен» автоматизированных систем научных исследований дл; электротехнологических объектов") на 1991-95гг.
Цель диссертационной работы - моделирование и синте: системных интеллектуальных подсказчиков для исследования гибкю нечетких технологий.
Для достижения указанной цели поставлены и решены следующие задачи:
моделирование и логический- синтез инструментальной среди системотехнического обслуживания сложных объектов (ЛС COCO) и системного монитора как основной управляющей структурной единицы ИС COCO, обеспечивающей получение системных интеллектуальных подсказок;
формализация системных знаний и знаний о гибких нечетких технологиях в ИС COCO;
- синтез системных методов обслуживания гибких нечетких
. I
технологий как алгоритмической основы 'системных интеллектуальных подсказчиков;
реализация системных интеллектуальных подсказчиков для объектов электротехнологии, конкретно высокотемпературных электрохимических;
реализация системных интеллектуальных подсказчиков для организационных объектов, конкретно правоохранительных органов, образования и здравоохранения.
Методы исследования. Проведенные в работе исследования и разработки базируются на использовании достижений системологии, системотехники, теории моделирования, теории управления, информатики, дискретной математики, искусственного интеллекта.
Научная новизна
1.Выявлена специфика гибких нечетких технологий (ГНТ) как объектов информатизации, введено понятие их интегральной сложности, предложены к рассмотрению нетрадиционные объекты ГНТ, а именно: электротехнологические и социоорганизационные.
2.Введено понятие и дана модель инструментальной среды системотехнического обслуживания сложных объектов. Модель проработана на концептуальном, системном и структурном уровнях, настроена (при логической реализации) на электротехнологические и социоорганизационные объекты.
3.Предложено понятие системного монитора как ведущего средства управления извлечением знаний в ИС COCO. Даны его концептуальная, функционально - структурная и информационная модели. Еыделено ' 16 базовых блоков системного монитора, объединенных в 4 подсистемы: системного трансфера, системных анализа и синтеза, системного управления.
4.Показано, что представление и хранение системных знаний эффективно в виде гибких иерархических градов с вершинами из гипертекстов (тексты, рисунки, формулы, таблицы, блок-схемы, структурные диаграммы тепа IDEf и т.п.) - гипертекстовых тезаурусов; обновление и наполнение знаний - через редакторы; извлечение знаний - через модели системной деятельности.
5.Введено понятие системного метода как модели системной іеятельности, даны примеры системных методов в виде шгоритмического представления метазнаний с двумя системными Фовнями know-how, в том числе системные методы синтеза состояний >бъекта ГНТ, системного планирования, системного целеполагания.
6.Предложено понятие системного интеллектуального подсказчика
даны примеры реализации для высокотемпературных лектрохимических объектов, в том числе, на уровне патента
Российской Федерации, и для некоторых социальных инфраструктур.
Научная и практическая ценность
І.Дан подход к работе с метазнаниями (по системологии и системотехнике) на уровне инженерной проработки в вариантах естественного интеллекта и компьютерного представления, годный к практической реализации при современном уровне системной и управленческой культуры, компыотеринга и социального заказа.
2.Полученные (в результате настройки ИС COCO на объект) системные интеллектуальные подсказки использованы заказчиками для решения проблемы' перевода гибких нечетких технологий в новое качество, что подтверждено актами об использовании и внедрении.
3.Разработанные методология и технические решения положены в основу учебного курса "Системотехника" и" соответствующего лабораторного практикума для студентов физико-технического факультета специальности 22.01, а также слушателей Института развития регионального образования, повышающих квалификацию по программе "Системологический и компьютерно - информационный аспекты образования".
На защиту выносятся:
1. Результаты моделирования и логического синтеза инструментальной среды системотехнического обслуживания сложных объектов (ИС С0С0) и ее основных, структурных, составляющих, а именно: концептуально-системные и структурные модели ИС COCO и системного монитора.
2.Формализм представления, метазнаний на основе гипертекстовых тезаурусов с иерархической структурой и гипертекстовым наполнением элементов в виде методов, дидактической помрпіи, данных и фактов, а также формализм .работы с метазнаниями в ИС COCO на основе моделей системной деятельности
3.Системные метода целеполагания, фиксации реального
состояния и планирования, представленные на языке описания алгоритмов, а также реализованные на их основе в виде меню-систем системные интеллектуальные подсказчики (СИП), дающие путь (схему, маршрут, процедуры) разрешения проблемной ситуации.
4.Пакеты моделей'и системотехнических решений для конкретных электротехнологических объектов, полученные с помощью СИП, а именно: концептуально - системные. модели высокотемпературного электрохимического объекта (ВЗХО) и ГАП ВЭХО, структурная модель интеллектуальной импульсно - потенциостатической установки для принятия решений о ходе процесса получения материального продукта, документов и знаний, а также программные модули по оптимизации режимов управления током ВЭХО.
5.Списки задач, полученные с помощью реализованной в СИП схемы перехода от лозунгов к задачам, с дихотомической структуризацией на основе меры Хеиминга, а также фиксация реального состояния для нескольких социоорганиэационных объектов (следственный отдел .УВД г.Екатеринбурга, медицинское и учебные заведения).
Апробация работы. Результаты исследовании и разработок были представлены и обсуждены на Всемирном конгрессе "Информационные коммуникации, сети, системы и технологии" (Дрезден, 1993); на V Международной конференции "Состояние' и перспективы развития электротехнологии" .(Иваново,1991); на I Международном семинаре "Расплавленные соли в ядерных технологиях" (Димитровград, 1995); на XIV Всесоюзном симпозиуме "Логическое управление с использованием ЭВМ" (Феодосия, 1991); на Всесоюзном научном семинаре "Кибернетика электрических систем" по проблеме "Управление и автоматизация проектирования в электроэнергетических системах" (Челябинск, 1993);- на Уральской региональной конференции по искусственному интеллекту (Екатеринбург, 1994); на научно-
8 .
практическом семинаре' "Технические средства и информационные технологии в образовании" (Челябинск, 1993); на 1-й региональной конференции "Интеллектуальные информационные технологии и стратегии в системной информатизации Уральского региона" (Челябинск,1994); на презентациях "Системные интеллектуальные подсказчики по переводу организационно-управленческих структур в новое качество* (Екатеринбург, 1995); на Международной научно -практической конференции "Информационно - измерительные технологии в охране здоровья" (С.-Петербург, 1995).
Публикации. По результатам диссертационного исследования опубликовано 38 научных работ и получен патент РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глаз, заключения, списка литературы, включающего 200 наименований. Общий объем работы - 194 стр., из них - 125 стр. основного текста, 69 стр. с рисунками и таблицами.