Введение к работе
-3-
Актуальность исследования. На современном этапе, когда законодательная база и условия функционирования экономических объектов постоянно изменяются, принятие решений в экономике в значительной мере связано с кризисными экстремальными проблемными ситуациями, которые являются нетипичными, редко повторяющимися, заранее не предсказуемыми событиями. Решение по таким ситуациям необходимо принимать в отсутствии исчерпывающей априорной информации и при жестких временных ограничениях.
Принятие эффективных решений по таким ситуациям невозможно без информационных систем (ИС) поддержки принятия решений. Однако существующие технологии проектирования (CASE-технологии) не пригодны для создания ИС, работающих в динамично меняющихся условиях, поскольку основываются на предположении, что структура и функции объекта стабильны и неизменны на период разработки и создания ИС, а разработчик располагает всей полнотой информации об объекте информатизации. Кроме того, длительность процесса разработки обычных систем превышает или соизмерима со "временем жизни" такой экстремальной проблемной ситуации. В результате принятие решений производится в условиях неполноты информации или неадекватности описания в ИС объектов предметной области их реальным свойствам и отношениям.
В данных условиях для лица, принимающего решения (ЛИР), могут оказаться неразличимыми позитивные и негативные состояния объекта, таким образом, может стать невозможным эффективное принятие решений. Необходимые для адекватного описания объектов предметной области такие компоненты ИС, как схемы баз данных, классификаторы, тезаурус, база знаний, кластеры, агрегаты данных, входящие в состав информационного (ИО), лингвистического (ЛО) и математического обеспечения (МО), имеют чрезвычайно высокую трудоемкость разработки.
Традиционные ИС, как правило, не имеют в своем составе элементов адаптации. Их адаптация по существу заключается в повторной разработке и смене версий. Необходимое для смены версии время (1-2 года) неприемлемо для информационной поддержки принятия решений в экстремальных проблемных ситуациях. В диссертации изложены научно обоснованные технические и технологические разработки, имеющие существенное значение для экономики страны в части разработки
РОС НАЦИОНАЛЬНА*I БИБЛИОТЕКА I
-4-адаптивных информационных систем поддержки решений в области экономики.
Целью данного исследования является разработка методологии,
моделей, алгоритмов и программных средств автоматизации создания (синтеза) информационного и лингвистического обеспечения ИС поддержки принятия решений, обеспечивающих повышение производительности разработки и последующую адаптацию ИО и ЛО к изменениям предметной области, и на этой основе - повышение пертинентности и своевременности выдачи информации лицу, принимающему решение и в конечном итоге - повышение качества и эффективности решений в области экономики.
Для достижения указанной цели в работе поставлены следующие задачи:
-
На основе анализа процесса принятий решений выявить компоненты информационного обеспечения, автоматизация разработки и последующая адаптация которых обеспечивает сокращение сроков создания ИО и ЛО и определяет способность ИС описывать состояние объектов и отношений динамично изменяющейся предметной области с требуемым для принятия решений уровнем детальности.
-
Разработать математическую модель прогнозирования интенсивности потока запросов к распределенной базе данных ИС и метод адаптации (тьюнинга) БД к изменениям интенсивности потока запросов.
-
Разработать математическую модель, алгоритмы и программные средства автоматического формирования запросов к базе документальных данных на основе обратной связи как средства повышения комфортности естественно-языкового интерфейса и адаптации ИС к изменениям информационной потребности пользователей.
-
Разработать модели, алгоритмы и методы построения автоматического построения классификационной схемы полнотекстовой базы данных.
-
Разработать математическую модель, алгоритмы и программные средства синтеза псевдотезауруса как основы динамически формируемой базы знаний, отслеживающей изменения предметной области.
-
Разработать модели и программные средства формирования и адаптации концептуальной схемы базы данных к проблемной ситуации и составу приложений.
-5-7. Разработать модели и программные средства многокритериальной оценки и выбора вариантов решений на основе фактов, хранящихся в базе данных, и весовых оценок их значимости для гипотез.
Объектом исследования являются информационные системы поддержки решений, параметры и структура которых настраиваются на проблемную ситуацию за счет применения программных средств анализа данных об объекте информатизации. Предметом исследования являются:
процессы и модели принятия решений в проблемных экономических ситуациях, основанные на современных информационных технологиях поддержки решений;
технология автоматизированного создания компонент информационного и лингвистического обеспечения;
базы реальных данных большого объема систем поддержки принятия решений, содержащие описания динамических проблемных ситуаций.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
-
Впервые обосновано теоретическое положение, в соответствии с которым компоненты информационного и лингвистического обеспечения, определяющие выразительную . силу языка информационной системы, и как следствие, эффективность и качество решений, должны автоматически формироваться и настраиваться на проблемную ситуацию и стадию ее решения.
-
Впервые исследовано и обосновано включение в состав ИС в качестве постоянного компонента модуля адаптации, реализованного в виде комплекса математических моделей и алгоритмов самообучения, кластерного анализа, интеллектуального анализа данных и формирования базы знаний. В отличие от существующих методов проектирования ИС (структурного - SADT, быстрой разработки приложений - RAD), которые предусматривают главным образом автоматизацию документирования разработки ИС и требуют исчерпывающего априорного описания предметной области, предлагаемая методология реализует первоначальный синтез элементов концептуальной структуры ИС и последующую их подстройку к изменениям структуры и функций объекта. Это позволяет приступать к созданию ИС при отсутствии исчерпывающей информации о структуре и функциях объекта информатизации, а в последующем корректировать ее параметры.
Методы исследования. Основные результаты работы получены на базах реальных данных большого объема систем "Маяк" (задачи "Справки", "Архив", "Письма"), МИД РФ (задачи "Двусторонний договор" и "Многосторонний договор" подсистемы Правового Управления), ГАС "Выборы" (функциональный комплекс задач "Право"), в разработке которых принимал участие автор, с использованием методов математической статистики, исследования операций, логики предикатов, теории решеток.
Достоверность полученных результатов проверялась в процессе приемо-сдаточных испытаний и последующей эксплуатации информационных систем, разработанных с участием автора и использовавших предложенные в настоящей работе модели и методы. Адекватность полученных с применением предлагаемых моделей и программных средств результатов реальным условиям функционирования системы оценивалась путем их содержательной интерпретации пользователями.
Практическая значимость результатов работы определяется тем, что реализован и внедрен комплекс алгоритмов и программ в виде специального программного обеспечения (СПО), который прошел испытания и показал эффект в виде повышения производительности разработки компонент ИО и ЛО по оценкам, полученным в ходе испытаний в 1,8 раза, и увеличении скорости итерационного поиска необходимой для принятия решений информации на больших (свыше 50 тыс. записей) массивах в 2 раза. На основе предлагаемых моделей и методов был разработан и внедрен комплекс средств адаптации элементов концептуальной структуры информационных систем принятия решений в области экономики, реализующий следующие функции:
прогнозирование интенсивности потока запросов и адаптацию базы данных к ее изменению;
естественно-языковый интерфейс с базой данных, включая автоматическое уточнение запроса на основе обратной связи, автоматическое формирование псевдотезауруса и его применение в качестве навигатора при осуществлении направленного поиска в динамически формируемой базе документов для вновь возникшей проблемной ситуации;
- моделирование обработки информации для принятия решений с
использованием Байесовских деревьев вывода, теории уверенности
Шортлифа, Бьюкенена, Демпстера-Шейфера;
синтез и последующую адаптацию логической структуры базы данных за счет повторного построения матрицы инциденций атрибутов и применения алгоритмов оптимального разрезания представляющего ее графа.
Внедрение результатов.
Предлагаемый в работе комплекс моделей, методов и программных средств внедрены и прошли апробацию в процессе разработки и эксплуатации информационных систем с элементами искусственного интеллекта, в создании которых принимал участие автор. К числу этих систем относятся Государственная автоматизированная система «Выборы»
- функциональный комплекс задач "Право", АИС "Налог", Подсистема
Правового управления Информационной Системы МИД РФ, ИС "Маяк",
Сеть автоматизированных центров Научно-технической информации (САЦ
НТИ) и ряд других систем общегосударственного уровня. Ряд методов и
систем внедрены в учебный процесс в МИРЭА и в РЭА им. Г.В. Плеханова
в виде комплекса лабораторных работ и заданий по дипломным проектам и
курсовым работам.
Естественно-языковый интерфейс, включая поиск с использованием алгоритмов обратной связи по релевантности, автоматического формирования базы знаний (псевдотезауруса), создание и использование навигатора нашли применение при создании ИС поддержки принятия решений "Маяк", ИС МИД РФ, АИС ГАС ВЫБОРЫ.
Результаты работы были использованы также при постановке курсов лекций и практических работ по дисциплинам "Моделирование информационных систем", "Банки и базы данных и знаний" в МИРЭА, курсов лекций и лабораторных работ по дисциплинам "Информационные системы", "Проектирование информационных систем", "Математические основы информационных систем " в РЭА им. Г.В. Плеханова, отражены в пяти учебных пособиях, одно из которых находится в печати в издательстве "Экзамен". Кроме того, одно из этих учебных пособий, а также учебный план по дисциплине "Информационные системы в экономике" и учебный курс "Интеллектуальные информационные системы" выполнены по гранту Международного банка реконструкции и развития в РЭА им. Г.В. Плеханова.
Теоретическая ценность. Основные теоретические результаты работы, включая модели, алгоритмы и методы кластерного анализа, интеллектуального анализа данных и дискретной оптимизации, представлены в опубликованных по теме диссертации пяти учебных пособиях: "Теоретические основы информатики" (1993), "Теоретические основы информатики. Информационные структуры и фактографический поиск информации" (1996), "Интеллектуальные информационные системы в экономике" (2003), "Основы информатики "(в соавторстве) (2003), "Проектирование информационных систем" (в соавторстве) (2004) (в печати).
Апробация работы. Результаты диссертации докладывались на следующих семинарах, конференциях и симпозиумах:
-
5-ая Международная конференция "Информационное общество Информационные технологии. Телекоммуникации" "НТИ-2000". Москва, ВИНИТИ, 22-24 ноября 2000 г.
-
Пятнадцатые Международные Плехановские чтения: Москва, 23-25 апреля 2002 г.
-
Координационное общественное научно-методическое объединение-совет Минобразования РФ по специальностям информатика, прикладная информатика, информационные системы (по областям). КООИНФ: Годичная сессия КОСИНФО, Москва, 17 мая 2001г. Минобразования РФ.
-
XII Международная конференция "Информационные технологии в образовании" ("ИТО-2002" Москва, 4-8 ноября 2002 г.
-
7-ая Международная конференция "Информационное общество Информационные технологии. Телекоммуникации" "НТИ-2002". Москва, ВИНИТИ, 14-16 октября 2002 г.
-
Международный конгресс конференций "Информационные технологии в образовании". XIII Международная конференция "Информационные технологии в образовании", Москва, УДН, 16-20 ноября 2003 г.
Публикации, отчеты, диссертационные работы аспирантов. По теме диссертации опубликовано пять учебных пособий, 76 научных работ. Кроме того, результаты исследования отражены в научных отчетах, технических заданиях и технических проектах, разработанных в НИИ "Восход", а также в технических заданиях и отчетах по темам по фантам Международного банка реконструкции и развития в РЭА им. Г.В. Плеханова. Данное исследование частично базируется на результатах
-9-кандидатских диссертаций аспирантов Карасева С.А., Житкова Г.Н., Терещенко С.С, Королевой ГА, руководство которыми осуществлял автор данной диссертационной работы.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, пяти приложений и содержит 303 страниц, 37 рисунков и 9 таблиц.
Похожие диссертации на Комплекс средств адаптации информационных систем поддержки принятия решений в области экономики
