Оценка систем на основе модели ситуационного управления

Решение задач оценки и управления ситуационным методом предполагает построение ситуационных моделей (имитирующих процесс, протекающие в объекте управления и управляющей системе) на базе следующих основных принципов:

1) создание моделей среды, объекта управления и управляющей системы в памяти ЭВМ;

2) построение моделей объекта управления и управляющей системы, а также описание состояния объекта в классе семиотических моделей;

3) формирование иерархической системы обобщенных описаний состояния объекта управления;

4) классификация состояний для вывода возможных решений;

5) прогнозирование последствий принимаемых решений;

6) обучение и самообучение.

Необходимость принципа 1 обусловливается потребностью включения ЭВМ в контур управления на возможно более ранних этапах оценки и поиска управляющего воздействия для повышения эффективности деятельности ЛПР. Данный принцип обеспечивает представление знаний о системе управления, их накопление в процессе функционирования системы моделей и использование для решения задач управления.

Содержание принципа 2, дополняющего первый, состоит в том, что представление всех необходимых моделей осуществляется с помощью элементов того языка, на котором ЛПР описывает систему управления и ее функционирование.

Семиотической будем называть модель управления, которая представлена с помощью элементов языка, используемого ЛПР при описании соответствующего процесса управления, и отображает закономерности процесса управления.

Отличия семиотических систем от формальных, как следует из определения, состоят в следующем:

• семиотические системы имеют отсутствующее в формальных системах множество знаков, обладающих, в частности, планами выражения (синтаксисом) и содержания (семантикой);

• семиотические системы в отличие от формальных могут самостоятельно изменять свой синтаксис и семантику;

• семиотические системы являются открытыми, а не замкнутыми, как формальные.

Под семантической сетью подразумевается граф, отражающий смысл целостного образа. Узлы графа соответствуют понятиям и объектам, а дуги  отношениям между объектами.

Основные этапы оценки системы на основе ситуационных моделей включают:

• получение описания текущей ситуации, имеющейся на анализируемом объекте управления;

• пополнение микроописания ситуации;

• классификацию ситуации и выявление классов возможных решений по оценке систем (при этом движение осуществляется от микро- к макроописанию);

• вывод допустимых оценок (при этом происходит обратное движение по иерархическим уровням представления знаний ситуационной модели);

• прогнозирование последствий принятия допустимых решений

в качестве окончательных оценок;

• принятие решения по оценке.

Ситуационная модель.

Процесс моделирования разделяется на две составные части:

1)     проектирование модели системы;

2)     Симулирование модели.

Результатом проектирования является модель, представленная на соответствующем языке описания знаний, основным элементом которой является понятие ситуации.

«Ситуация – сочитание условий и обстаятельств, создающих определенную обстановку, положение».

Большинство специалистов такое определение ключегого понятия не устраивает, поэтому они стремились его уточнить и переопределить. Вот некоторые из них.

М.Ш. Цаленко, ссылаясь на работу Падучева, определяет ситуацию как синоним слова взаимосвязь. Рассматривая разновидности ситуаций, он приводит классификацию, представленную на рисунке 2. Классификация является спорной и противоречивой, но, тем не менее, указывает основные элементы, через которые может быть определена ситуация. Можно считать, что ситуация системы есть совокупность состояний подсистем, действующих процессов и произошедших событий.

Рис. 2 «Классификация разновидности ситуаций»

Рассмотрим определение ситуаций, даваемые основоположниками ситуационного управления: «Назовем далее, дискретной совокупностью (ситуацией) множество оперативных элементов, расположенных в определенных точках статистической системы». Под оперативным элементом понимается такой, который может перемещаться по неподвижным элементам.

В работе понятие ситуации явно отождествляется с понятием состояния. В имитационном моделировании под состоянием понимается значение всех характеристик объема в заданный момент времени. В ситуационном управлении понятие состояния расширено: в него также включается набор связей между элементами объекта и их значения. Фактически ситуационный подход моделируется не объектами, а системами и подсистемами.

Следует так же заметить, что в современном объектно – ориентированном программировании активно используется понятия вложенных объектов. Вложенность объектов может достигать большого числа уровней, что приводит к неудобству использования таких понятий, как подсистема, метасистема, миниобъект, максиобъект и т.д.

Суммируя все приведенные определения, ситуацию можно определить следующим образом: Ситуация системы есть совокупность характеристик  объектов и связей между ними, которые состоят из постоянных причинно-следственных отношений (событий или процессов).

Необходимость использования ситуационного подхода для моделирования и управления определяется следующими свойствами сложных систем:

1.            Уникальность. Каждый объект обладает такой структурой и функционирует так, что система управления им должна строиться с учетом всех его качеств и к нему нельзя применить какую – либо стандартную типовую процедуру управления.

2.            Отсутствие формализуемой цели существования. Не для всех объектов можно четко сформулировать цель их существования.

3.            Отсутствие оптимальности. Следствием первых пунктов является неправомочность постановки классической задачи оптимизации. Из – за отсутствия цели существования для рассматриваемых объектов нельзя построить объективный критерий управления. Критерий управления становится субъективным, целиком зависящим от лица, принимающего решение (ЛПР).

4.            Динамичность. С течением времени структура и функционирование объектов изменяется.

5.            Неполнота описания. Как правило, коллектив экспертов, знающих объект управления, не в состоянии сразу сформировать такую информацию, которой бы заведомо хватило для создания системы управления объектом.

6.            Значительное количество субъектов. Во многих объектах управления люди являются элементами их структуры. Их индивидуальное поведение практически невозможно учесть при создании системы управления, и требуются специальные приемы для нейтрализации их воздействия на функционирование объекта управления.

7.            Большая размерность. Сложная система, характеризуется большой размерностью, что не позволяет осуществлять ее имитационное моделирование за короткий срок.

8.            Неформализованная информация. Часто для принятия решения необходимо учитывать плохоформализуемые понятия.

При ситуационном моделировании активно используются имитационные модели, следовательно, ситуационный язык должен включать некоторые средства, присущие языкам моделирования: Системное время, очереди событий, организацию квазипараллельных процессов и т.д.

Для ситуационного моделирования можно использовать два метода:

1.      задание исходных данных и расчет возникающих ситуаций

2.      моделирование взаимосвязей ситуаций.

Второй метод аналогичен структурному подходу в СИМ. В роле вершин сети выступают ситуации.

Семиотическая модель.

Основоположником нового подхода к разработке интеллектуальных систем как семиотических систем моделирования является академик РАЕН, д.т.н. Д.А. Поспелов.

Семиотическая модель  обладает жестким синтаксисом, жесткой семантикой и жесткой прагматикой. Все эти свойства становятся доступными для изменения. Такими же свойствами обладают и знаки – элементы знаковых, или семиотических, систем, изучаемых в семиотике. Такие системы тесно связаны со всей человеческой деятельностью. Именно изменчивость и условность знаков делают эту деятельность эффективней. Пояснить сказанное можно на простом примере. Сигнал звонка может означать, что кому то надо поднять трубку телефона. Но прагматика звонка для человека может быть различной в зависимости от того, ждет ли он с кем-то разговора или знает ли он, что в соседней комнате должны взять трубку. Вместо звонка человека могут позвать к телефону стуком в перегородку. Синтаксис знака изменился, но прагматика и семантика сохранились. И точно такой же звонок может означать конец работы, что при неизменном синтаксисе знака дает другую семантику. А в странах, где берут деньги за каждое соединение абонентов, люди договариваются о том, что если телефон прозвонит четыре раза, то встреча состоится, а если пять – то нет. Сохраняя синтаксис телефонных звонков, прагматика и семантика остаются неизменными.

Человек постоянно окружен знаковыми системами, его деятельность пронизана ими. Он постоянно творит такие системы, договариваясь с другими партнерами о синтаксисе, семантике и прагматике знаков.

Семиотическую модель можно представить в виде сети, изображенной на рисунке 3.  Каждая вершина сети представляет собой некоторую формальную систему,  а связи между вершинами определяют переходы от одной формальной системы к другой под влиянием изменений. За один такт работы семиотическая модель в зависимости от содержимого Ii модель либо останавливается в том же состоянии ( в рамках той же формальной системы), что и ранее, либо перейдет в новое состояние.

Рис. 3. Семиотическая модель.

Для описания ситуаций используются семиотические языки и модели, среди которых можно выделить следующие основные подходы:

- дискретные ситуационные сети (ДСС);

- RX – коды;

- логика предикатов;

- универсальный семантический код.

Ситуационная сеть представляет собой сложную семантическую  сеть. Каждая ситуация описывается ориентированным графом (сетью), а для представления вложенности («ситуации ситуаций») используются гиперграфы, т.е. некоторый фрагмент семантический сети, определяющий ситуацию, может рассматриваться как одна вершина сети. На заре ситуационного управления понятие гиперграфа не использовалось, вместо этого каждый автор вводил заменяющие обозначения.

RX-коды представляют собой язык бинарных отношений и имеют в качестве ядерной конструкции запись следующего вида:

Х1 = Х2R2X3

Где : Х – объект или ситуация, R – отношение.

Универсальный семантический код использует в качестве ядерной конструкции тройку SAO, которая соответствует субъекту S, совершающему действие А над объектом О.

Для реализации в ЭВМ семиотических языков используют языки представления знаний. Наиболее близким подходом к описанию семиотических конструкций является семантическая сеть. Однако сети очень медлительны при использовании операций поиска, поэтому конструкции часто представляют с помощью логики предикатов, фреймов и продукций.

Заключение

Список используемой литературы

1. Лекции по предмету ТИПиС Моисеевой Т.В.

2. Поспелов Д.А. «Ситуационное управление. Теория и практика».

3. Филиппович А.Ю. «Интеграция систем ситуационного, имитационного и экспертного моделирования».

4. Клыков Ю.И., Горьков Л.Н. «Банки данных для принятия решений».

5. Системный анализ в управлении: Учеб. пособие / В.С.Анфилатов, А.А. Емельянов, А.А. Кукушкин; Под ред. А.А. Емельянова. – М.: Финансы и статистика

6. http://ru.wikipedia.org/wiki/

7. http://www.inftech.webservis.ru/it/conference/scm/2000/session10/golovina.htm

20