Методика и средства интеллектного контроля и преобразования данных для вычислительного эксперимента в исследованиях энергетики

• Автор: Курганская, Ольга Викторовна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 146 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО
ЭКСПЕРИМЕНТА В ИССЛЕДОВАНИЯХ ЭБ
1Л. Системный анализ и системные исследования энергетики
1.2. Анализ технологий исследований проблем ЭБ России и её регионов
1.3. Методические принципы интеллектного преобразования данных в ходе вычислительного эксперимента в исследованиях ЭБ на основе применения декларативных представлений
1.4. Методы и средства дедуктивного синтеза программ
1.5. Выводы по главе
ГЛАВА 2. ДЕКЛАРАТИВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ ДАННЫХ В ХОДЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА В ИССЛЕДОВАНИЯХ ЭБ
2.1. Структура декларативных представлений процессов преобразования и контроля данных и алгоритм их применения
2.2. Контроль достоверности данных в ходе вычислительного эксперимента в исследованиях ЭБ
2.3. Синтез сценариев преобразования данных в ходе вычислительного эксперимента в исследованиях ЭБ
2.4. Преобразование форматированных текстовых данных в ХМГ-документ
2.5. Методика интеллектного преобразования и контроля данных в ходе вычислительного эксперимента в исследованиях проблем ЭБ
2.6. Выводы по главе
ГЛАВА 3. ПРИМЕНЕНИЕ ДЕКЛАРАТИВНЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ПРОЦЕССОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ДАННЫХ В ХОДЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА В ИССЛЕДОВАНИЯХ ЭБ
3.1. Основные элементы технологии интеллектного контроля и пребразования данных в ходе вычислительного эксперимента в исследованиях проблем ЭБ
3.2. Схема взаимодействия и основные функциональные члены компонентов программного обеспечения
3.3. Пример применения методики и декларативных представлений
3.4. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Приложение 1. Файл ХМЕ-схемы математической модели
Приложение 2. Файл математической модели в формате решателя
Приложение 3. Акт о внедрении
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. Управление топливно-энергетическим комплексом (ТЭК) страны в настоящее время невозможно без научного обоснования перспективных направлений развития ТЭК. Институт систем энергетики им Л.А. Мелентьева (ИСЭМ) СО РАН является одним из лидеров в области исследований энергетики. В ИСЭМ СО РАН выполняются различные исследования в области энергетики, в том числе исследования направлений развития ТЭК России, регионов и отдельных отраслевых систем энергетики с позиций энергетической безопасности (ЭБ).
Актуальность и значимость выполненной работы определяется в первую очередь актуальностью и значимостью проблем ЭБ России и её регионов. ЭБ рассматривается как составляющая национальной безопасности, в частности, как состояние защищенности граждан, общества, государства и экономики от угроз дефицита в обеспечении их обоснованных потребностей топливно-энергетическими ресурсами приемлемого качества в различных условиях [82]. Невозможность проведения натурных экспериментов в исследованиях ЭБ определяет главенствующую роль методов математического моделирования и вычислительного эксперимента в исследованиях проблем ЭБ.
Существующие в ИСЭМ СО РАН технологии исследования ЭБ базируются на проведении сложных вычислительных экспериментов. Одна из технологий предполагает проведение вычислительных экспериментов в два этапа. На нервом этапе выполняются вычислительные эксперименты на основе технико-экономических моделей отраслевых систем энергетики для получения условно-оптимальных решений. На втором этапе, с учетом полученных решений, проводятся вычислительные эксперименты на основе экономико-математической модели для исследования направлений развития ТЭК с позиций ЭБ для получения агрегированных решений. Полученные агрегированные решения могут быть уточнены в ходе дальнейших
вычислительных экспериментов на уровне технико-экономических моделей систем энергетики.
Другая технология предполагает исследование проблем ЭБ с использованием методов ситуационного анализа. В соответствии с этой технологией на нервом уровне предполагается проведение вычислительных экспериментов с использованием когнитивных и событийных моделей для качественных оценок состояния ТЭК и выбора рациональных вариантов, которые следует рассмотреть детальнее. Эти варианты рассчитываются затем на втором уровне с использованием экономико-математической модели для исследований направлений развития ТЭК с позиций ЭБ.
Сложность вычислительных экспериментов в исследованиях ЭБ делает актуальной задачу преобразования и контроля данных в ходе таких экспериментов. Существующие средства преобразования данных в ходе вычислительного эксперимента в исследованиях ЭБ (программные комплексы) традиционно решают эту задачи эмпирически. Каждый такой программный комплекс предназначен для расчета фиксированной математической' модели и обработки строго определенных структур и форматов данных. Это обстоятельство существенно затрудняет внесение изменений в используемые математические модели и исходные данные, что требует участия специалиста-программиста в проведении вычислительных экспериментов в исследованиях ЭБ.
В настоящей работе предлагается унифицированный подход к решению задачи преобразования данных в ходе вычислительного эксперимента в исследованиях ЭБ, основанный на применении методов системного анализа и дедуктивного синтеза программ.
Применение единого подхода к автоматизации преобразований данных в ходе вычислительного эксперимента позволит разработать инструментальное средство для поддержки проведения различных вычислительных экспериментов в исследованиях проблем ЭБ. Такой подход позволит эксперту осуществлять преобразования данных в ходе вычислительного эксперимента в исследованиях ЭБ автоматически, без дополнительного привлечения
снециалиста-программиста.
Таким образом, главной задачей исследования является разработка унифицированного подхода к преобразованию и контролю данных в ходе вычислительного эксперимента в исследованиях ЭБ. При этом представляется важным использование формальных доказательных средств и методов.
1.3. Методические принципы интеллектного преобразования данных в ходе вычислительного эксперимента в исследованиях ЭБ на основе применения декларативных представлений
Проанализируем теперь вычислительный эксперимент в исследованиях проблем ЭБ как систему взаимосвязанных процессов преобразования данных. Напомним, что вычислительным экспериментом называют метод изучения устройств или физических процессов с помощью математического моделирования. Такой метод предполагает, что вслед за построением математической модели проводится её численное исследование, позволяющее «проиграть» поведение исследуемого объекта в различных условиях и при различных модификациях [56]. Традиционно выделяют следующие этапы вычислительного эксперимента [56], [17]:
1. Построение математической модели исследуемого объекта.
2. Разработка численного метода для решения математической модели.
3. Разработка программы для реализации численного метода.
4. Проведение расчетов.
5. Анализ и обработка результатов расчетов, уточнение математической модели.