Введение к работе
Актуальность проблемы. Одной из центральных; проблем в развитии выделительной техники является создание ЭВМ нового поколения. Решение этой эоблемы связано, с одной стороны, с разработкой новой архитектуры и создани-л новой элементной базы, с другой, с интеллектуализацией ЭВМ. Важность раз-ітия последнего направления определяется как возрастанием числа и роли интел-гктуальных задач, так и существующим разрывом между возможностями ЭВМ и этребностями современных техники, производства и управления. Данная диспро-эрцня обычно связывается с трудностями общения человека с ЭВМ. Это касается 1к разработки, так и использования программных средств конечным пользователи. В первом случае получение программного продукта, решающего некоторую дачу (комплекс задач) в профессиональной области пользователя, связано с при-іечением достаточно широкого круга специалистов, взаимодействующих в инте-іктивном режиме. При этом, модификация программного обеспечения требует іачительного времени. Описанная ситуация обуславливает необходимость изме-;ния технологии использования ЭВМ посредством привлечения конечных поль-тателей к процессам решения профессиональных задач, сопровождения про-іаммньїх продуктов и разработки программного обеспечения. Другая сторона «пропорции в общении человека и ЭВМ заключается в трудности использования шечным пользователем разработанного для него программного продукта. Не-ютря на ориентацию программного продукта на предметную область, программке обеспечение не обладает средствами ориентации на конкретного потребителя, леющего собственные представления по интерпретации, оценке, а также индиви-'альный стиль и приемы обработки и анализа информации. Данный круг вопро-ІВ связывают с необходимостью придания программному обеспечению свойства [аптации к конечному пользователю. Для этих целей необходимо разработать >вый тип систем, обеспечивающих процессы взаимной адаптации человека и ЗМ. Обладая свойством адаптации ЭВМ становится действительно интеллекту-ьным партнером человека при решении общей задачи из проблемной области ловека. Постановка такой проблемы дает новый взгляд на интеллектуализацию ЗМ, которая оснащается средствами адаптации к человеку не только на языковом овне, но и на системном, психологическом, а для ряда типов взаимодействий ловека и ЭВМ, и на психофизиологическом уровне. Поэтому актуально создание стем, обеспечивающих адаптацию человека и ЭВМ, а в общем случае, человека машины. Данная проблема носит междисциплинарный характер и в последние ды получила свое развитие в рамках исследований по разработке интеллектуаль-IX гибридных систем и систем гибридного интеллекта, обеспечивающих взаимо-йствие, общение и решение общих профессиональных задач двух партнеров нтеллектов): человека - конечного пользователя и ЭВМ (программного обеспе-ния). Теоретические и практические предпосылки создания таких систем соста-ли фундаментальные и прикладные исследования ученых различных областей
знаний Б.М.Теплова, В.Д.Небылнцына, В.Д.Шадрикова, В.Ф.Венды, Б.Ф.Ломова психологической науке, А.А.Петровского, Б.Ф.Поршнева, Г.М.Андреевой и д при анализе социально-психологических характеристик коллективо Л.В.Выготского, А.Н.Леонтьева, А.Р.Лурия и др. в психологической теории отр жения, И.П.Павлова, П.К.Анохина и др. в физиологии высшей нервной деятельн сти, Л.Т.Кузина, Д.А.Поспелова, В.М.Глушкова, В.М.Ахутина, Ю.И.Клыкое Т.Шеридана, И.Ложе и др. в теории взаимного приспособления человека и маш ны, Н.Нильсона, Г.Генцена, Л.Заде, А.Н.Мелихова, Л.С.Берштейіі С.А.Орловского и др. в разработке математического аппарата, позволяющего м делировать взаимодействие человека и машины в рамках распознавания образе представления и обработки знаний, теории логического программирования, иску ственного интеллекта.
Актуальность теоретических и практических разработок человек машинных систем гибридного интеллекта подтверждается потребностью в комп ютерных информационных средствах, обеспечивающих многоцелевую деятел ность человека в условиях ограниченных ресурсов, дефиците времени на принят решений, неполноты и противоречивости исходной информации, наличия множ ства альтернатив. Основой диссертации явились исследования, которые выполи лись в рамках важнейших научно-исследовательских и хоздоговорных работ промышленными предприятиями, предприятиями здравоохранения, а также с гласно координационным планам Министерства Обороны России.
Диссертация представляет собой результат проведения и обобщения разр боток, выполняемых с начала 80-х годов при непосредственном участии автора кафедрах экономической информатики и коммерции, математического обеспе1 ния ЭВМ, микропроцессорной техники, ОКБ "Ритм", НКБ "МИУС" ТРТУ.
Настоящая работа связана с решением крупной научной проблемы, име щей важное народнохозяйственное значение - разработкой математических и сі темотехнических основ построения компьютерной адаптивной интеллектуальн среды поддержки принятия решений в организационных, организациош технических и человеко-машинных системах гибридного интеллекта для цел обеспечения адаптивного общения человека и ЭВМ при решении ими общих г теллектуальных задач из проблемной области человека.
Целью диссертационной работы является разработка теоретических осної принципов организации компьютерных человеко-машинных и информационнс советующих систем гибридного интеллекта, позволяющих повысить эффект! ность функционирования систем "человек-машина" и "человек-компьютер" за с1 обеспечения адаптивного общения человека и машины при решении интеллеіс альных задач на основе моделей поведения человека, моделей взаимодейств элементов гибридного интеллекта, а также механизмов логических и правдог добных рассуждений.
В диссертации разрабатываются, исследуются и защищаются следуюш основные положения:
Принципы построения и архитектура компьютерной адаптивной интеллекту-ьной среды поддержки принятия решений в системах гибридного интеллекта;2). гтоды моделирования взаимодействия элементов и оценки качества функциони-вания системы гибридного интеллекта;
Модель поведения системы гибридного интеллекта в условиях многоцелевой ятельности и ограниченных ресурсах;
Модели правдоподобных рассуждений при анализе нечетких ситуаций в непол-IX и противоречивых базах знаний;
Модели формирования нечетких ситуационных сетей и распознавания нечетких туаций;
Методы и модели управления на основе анализа нечеткой ситуационной сети, Модель гетерогенной базы структур знаний и декларативный язык описания дач компьютерной адаптивной интеллектуальной среды поддержки принятия шеннй.
Метод иссіеОовашт заключается в применении системного подхода к раз-ботке и реализации методов и моделей поведения и рассуждений, базирующемся методологии теорий искусственного интеллекта, нечетких множеств, ситуаци-іного анализа и управления, нечеткой логики, нечетких графов, логического, олюционного и эвристического программирования, психологии и физиологии, гономики программирования.
Научная новизна. Основным научным результатом диссертации является зработка теоретических основ и принципов построения компьютерной адаптивні интеллектуальной среды систем гибридного интеллекта, позволяющей органи-вать процесс решения интеллектуальных задач субъектами гибридного интел-кта: человека и ЭВМ (интеллектуальной информационно - советующей системы, юграммного обеспечения и т.д.), осуществлять оценку качества функционирова-ія гибридного интеллекта и на этой основе формировать стратегии поиска реше-ш, обеспечивать хранение и обработку структур знаний о характеристиках и ;обенностях партнеров общения и проблемной области. Принципиальный вклад развитие исследований в области создания компьютерных систем гибридного ітеллекта составляют:
разработка принципов построения адаптивной интеллектуальной среды; разработка и исследование системной модели взаимодействия элементов гиб-щного интеллекта,
разработка поведенческих трансформационных моделей стратегического управ-:ния,
разработка и исследование метода синтеза знаний на основе индуктивного ^общения;
разработка и исследование моделей правдоподобных рассуждений в базе непол-лх, недоопределенных и противоречивых знаний;
организация многошагового логического вывода на основе нечеткого исчисле-ія секвенций;
7) исследование и разработка синтаксиса и семантики языка описания задач гет рогенной базы знаний адаптивной интеллектуальной среды.
Достоверность полученных в диссертации теоретических выводов по, тверждена результатами:
моделирования на ЭВМ алгоритмов правдоподобных рассуждений при созд нии информационно - советующих систем руководителей;
моделирования на ЭВМ алгоритмов синтеза знаний в системе медию биологического эксперимента;
обработки знаний и организации логического вывода в системе имитационн' го моделирования;
использования правдоподобных рассуждений в системах медицинского назн чения: дифференциальной диагностики сердечно-сосудистой системы орг низма и спектрофотограммы.
Практическая ценность полученных в диссертации результатов состоит теоретической и системотехнической основе построения компьютерных человек машинных систем гибридного интеллекта. Предложенные математические метол и модели доведены до уровня алгоритмов, большая часть которых реализована і ЭВМ. Научные и практические результаты, полученные в диссертации, предста ляют интерес как при построении человеко-машинных систем, решающих инте лектуальные задачи в сложной среде, моделировании организационных и орган зационно-технических систем с целью оптимизации управления ими, так и п| создании ЭВМ и программного обеспечения нового поколения, включающі средства адаптации к конечному пользователю на уровне анализа его поведенч ских моделей.
Результаты диссертации были внедрены в научно-исследовательских опытно-конструкторских разработках, проводимых в ОКБ "Ритм" и НКБ "МИУ< Таганрогского государственного радиотехнического университета, для предпр ятий Министерств общего и среднего машиностроения, авиационной и космич ской промышленности, при создании моделирующих бортовых комплексов, п] постановке и решении задач моделирования операторской деятельности в медик биологических комплексах, при разработке программного обеспечения решен диагностических медицинских задач, при разработке информационно - совету] щих систем в организационных структурах управления.
Результаты, полученные автором, использовались в 15 научн исследовательских и хоздоговорных работ по тематикам утвержденных Министе ством общего и профессионального образования Российской Федерации, ИМБ СПП при Президиуме РАН, ЦНИИМАШ, а также Российским фондом фундаме тальных исследований
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы док/ дывались и обсуждались на Всесоюзной научно-технической конференц "Применение математических методов обработки медико-биологических данныл ЭВМ" (Москва, 1984); на Всесоюзной научной конференции "Применение пр
пемно-ориентированных информационно-измерительных комплексов в эколого-їнетических исследованиях" (Кишинев, 1986); на 2-й Всесоюзной конференции ^нформатика-87" (Ереван, 1987); на Всесоюзных научно-практических школах-їминарах "Программное обеспечение ЭВМ: индустриальная технология, интел-ектуализация разработки и применения (Ростов-на-Дону-Терскол, 1988, 1990, 991); на Всесоюзной научно-технической конференции (Пермь, 1987); на 8-й еспубликанской конференции "Бионика-89" (Киев, 1989), на 3-й Всесоюзной на-чно-технической конференции "Проблемы создания технических средств для иагностики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний" (Львов, 1990); на 39-й и 0-й научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава РТУ (Таганрог, 1993, 1994); на международной конференции по проблемам мо-елирования "Биомод-92" (Санкт-Петербург, 1992); на Национальной конференции международным участием "Искусственный интеллект-94" (Москва, 1994); на аучно-практической конференции врачей военных здравниц Кавказских Мине-зльных Вод "Диагностика, санаторно-курортное лечение и реабилитация больных заболеваниями внутренних органов, нервной системы и опорно-двигательного ппарата" (Ессентукки, 1994), на научно-технической конференции с международ-ым участием «Компьютерные технологии в инженерной и исследовательской еятельности» (Таганрог, 1996), на 5-м европейском конгрессе «Intelligent Tech-iques and Soft Computing» (Aahen, Germany, 1997).
Публикации. Результаты теоретических и экспериментальных исследований ашли свое отражение в 48 печатных работах и двух монографиях.
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, шести глав, жлючения, списка используемых в диссертации литературных источников и при-эжения. Общий объем диссертации - 446 стр., основного текста - 404 стр., вклю-ая 33 рис., 4 таблицы и 17 стр. списка литературы из 168 наименований.
