Разработка интегрированной концептуальной модели природно-технических комплексов и методов ситуационного управления их структурой

• Автор: Фридман, Александр Яковлевич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Апатиты
• Количество страниц: 453 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ И

ПРОВЕДЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

1.1. Структура и особенности систем моделирования.

1.2. Концептуальные модели и их применение в задачах моделирования

1.2.1. Технологии автоматизации разработки пакетов прикладных программ

1.2.2. Концептуальное моделирование информационных систем.

1.2.3. Методы системной динамики как основа моделирования.

1.3. Моделирование ситуаций для управления динамическими объектами

1.3.1. Основные характеристики семиотических моделей

1.3.2. Задачи обработки ситуаций
1.3.3. Обобщение по признакам.
1.3.4. Обобщение по структурам.
1.3.5. Принятие управленческих решений
1.4. Технологии моделирования.
1.4.1. Системный структурный анализ.
1.4.2. Основы имитационного моделирования.
1.4.3. Объектноориентированные технологии
1.5. Выводы по главе 1.
Глава 2. РАЗРАБОТКА КОНЦЕПТУАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ПРИРОДНОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
2.1. Параметризация концептуальной модели природнотехнического
комплекса
2.1.1. Общие характеристики элементов К МП О и связей между ними.
2.1.2. Основные компоненты КМПО ССМ
2.1.3. Конструирование схемы КМПО
2.1.4. Модели ресурсов и исполнителей компонентов КМПО ССМ.
2.1.5. Концептуальные модели подсистем ССМ
2.2. Анализ консистентности и разрешимости КМПО
2.2.1. Контроль адекватности, связности и логической корректности
2.2.2. Аначиз разрешимости КМПО.
2.3. Выводы по главе 2.
Глава 3. ОБРАБОТКА СИТУАЦИЙ ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ
МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИРОДНОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
3.1. Концептуальная модель ситуации в ССМ
3.1.1. Основные понятия и определения
3.1.2. Использование ЭС ССМ для обработки ситуаций.
3.1.3. Представление КМПО в виде системы продукций
3.2. Пополнение и доопределение исходной ситуации
3.2.1. Цели и способы пополнения и доопределения ситуаций в ССМ.
3.2.2. Фрагменты КМПО, соответствующие разным типам ситуаций
3.3. Классификация ситуаций
3.4. Обобщение ситуаций
3.4.1. Синтез и анализ типов ситуаций
3.4.2. Аначиз пространственновременных зависимостей.
3.5. Оценка временной сложности алгоритмов
3.6. Выводы по главе 3.
Глава 4. ИНТЕРФЕЙСЫ МЕЖДУ ПОДСИСТЕМАМИ И МОДЕЛИ
ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В ССМ
4.1. Организация баз данных ССМ.
4.1.1. База данных концептуальной модели
4.1.2. Хранение данных и правил в ЭС ССМ
4.1.3. Основные характеристики БДГИС
4.1.4. База данных предметной области.
4.1.5. Внутренние БД объектов КМПО
4.2. Основы интерфейса подсистем ССМ
4.2.1. Организация связей ГИС.
4.2.2. Внутренний интерфейс ЭС
4.2.3. Порядок взаимодействия подсистем ССМ в ходе имитации
4.3. Логическая обработка знаний в ССМ
4.3.1. Организация логического вывода в ССМ.
4.3.2. Управление применением продукций и выбором данных
4.3.3. Алгоритмы контроля базы знаний.
4.4. Генерация проблемноориентированных приложений ССМ.
4.5. Выводы по главе 4
Глава 5. ПРОГРАММНОАЛГОРИТМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ
СИТУАЦИОН1ЮЙ СИСТЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
5.1. Средства сопровождения КМПО
5.1.1.1 рафическийредактор концептуальной модели.
5.1.2. Подсистема формального анализа КМПО
5.1.3. Блок формирования БД предметной области.
5.2. Работа в среде ЭС ССМ
5.2.1. Интерфейс ОЭС ССМ
5.2.2. Учет вероятностного описания и недостоверности результатов обобщения ситуаций.
5.2.3. Программная реализация исследовательской версии ОЭС
5.3. Особенности применения ГИС в ССМ.
5.4. Основы программноалгоритмической организации ССМ
5.5. Этапы подготовки и проведения моделирования
5.5.1. Постановка задачи моделирования
5.5.2. Подготовка исполнительной среды имитации.
5.5.3. Реализация и представление результатов моделирования.
5.6. Выводы по главе 5
Глава 6. ПРИМЕНЕНИЕ СИТУАЦИОННЫХ СИСТЕМ МОДЕЛИРОВАНИЯ
6.1. Имитационное моделирование комплексных технологических
процессов.
6.2. Прогноз динамики лесных экосистем под антропогенным
воздействием
6.3. Прогноз состояния массива горных пород в зоне проведения горных
работ.
6.4. Концептуальное моделирование энергетики региона
6.4.1. Информационноаналитическая справочная система по оборудованию энергетических предприятий Мурманской области
6.4.2. Ситуационная система моделирования региональной энергетики.
6.5. Оценка эксплуатационных характеристик ССМ
6.6. Выводы по главе 6
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Для этого реализуется модульное построение проектируемой системы, что позволяет при проведении моделирования выбирать только те элементы из общего набора, которые необходимы и достаточны для конкретного варианта расчетов 4. Перечисленные и другие факторы определяют более сложную, чем на рис. За, структуру современного процесса моделирования, представленную на рис. Зб здесь также опущены обратные связи 4. В литературе первые четыре элемента рис. Зб часто называются системой управления ППП, а при наличии базы знаний интеллектуальной системой управления ППП. V . V . Модель системы управления моделированием основана на формализации типичной деятельности исследоватеш при организации и проведении эксперимента как процесса целенаправленного пополнения и изменения базы знаний БЗ СМ . Под базой знаний СМ понимается организованная совокупность сведений о предметной области и методах организации автоматизированных исследований в этой области. Эту часть БЗ называют концептуальной моделью предметной области. В КМПО определяются элементы исследуемой предметной области и описываются отношения между ними, задающие структуру и причинноследственные связи, существенные в рамках определенного исследования . Применение КМПО для организации моделирования рассмотрено в следующем параграфе, здесь следует только отмстить, что при построении информационных моделей сложных объектов эффективно использование различных приемов декомпозиции см. Самостоятельной проблемой можно считать интеграцию БДПО с функциональными программами СМ. Цель такой интеграции организовать общение с БДПО в терминах МПО, то есть в идеале скрыть от пользователя специфику представления данных в БД. Степень достижимости этой цели существенно зависит от особенностей используемой СУБД, но в любом случае в Г1СМ должен быть предусмотрен ряд возможностей, которые предоставляют системы программирования и управления базами данных. Появление в ближайшем будущем язьпсов программирования БД, допускающих применение методов искусственного интеллекта, представляется маловероятным, поэтому в качестве одного из перспективных подходов к автоматизации работы больших программных систем БПС со встроенными базами данных рассматривается разработка интерфейса с БД, управляемого специализированной экспертной системой 5. Применение этого подхода к исследуемой предметной области описано в гл. Модели данных, вопросы проектирования структур данных для представления информационных объектов предметной области традиционно рассматривались при разработке баз данных и их ведении 1. Баш данных систем моделирования содержат фактографическую информацию о характеристиках и свойствах исследуемого объекта. Указанная информация может быть получена различными способами и представлена в числовом, текстовом и логическом виде. При концептуальном проектировании БД рассматриваются абстракции состояний системы. Для описания объекта используется абстрактный синтаксис, представление объекта в котором в общем случае содержит имя объекта ключ некоторое однозначно идентифицирующее объект подмножество имен его компонентов список имен компонентов объекта список пар вида компонент множество категорий, к которым данный компонент может быть отнесен. Для образования новых объектов из имеющихся используются два способа обобщение введение объекта, для которого каждый из подчиненных ему представляет некоторый частный случай и агрегация конструирование объекта из компонентов. Обобщение и агрегация позволяют при многократном их применении построить иерархию концептуальных объектов. Однако построенные спецификации носят достаточно общий характер и не всегда удовлетворяют требованиям эффективной реализации. ЕЯмодели модели сущностьсвязь 3 разрабатывались для представления схемы МПО базы данных. В ЕЯмодели существует два вида основных понятий, образующих множества однотипных сущностей объектов и множества однотипных связей отношений. С каждым элементом множества связей может соотноситься несколько сущностей и наоборот. При соотнесении некоторой сущности и связи может задаваться кардинальное число, определяющее, какое количество экземпляров сущности может участвовать в указанной связи.