Рассматривается задача построения цифровых двойников и умных цифровых двойников для моделирования и управления в энергосистемах. Под энергосистемой понимается совокупность энергетических ресурсов всех видов, методы их получения (добычи), преобразования, распределения и использования, а также технические средства и организационные комплексы, обеспечивающие снабжение потребителей различными видами энергии. Анализируются интегрированные интеллектуальные энергосистемы и основные направления цифровизации энергетики. Рассмотрены понятие «цифровые двойники» в технических сферах, онтологический подход к построению цифровых двойников и семантические модели построения умных цифровых двойников. Предложено использование фрактального подхода при выполнении онтологического инжиниринга, который даёт возможность формализации понятий предметной области и позволяет строить разномасштабные онтологии с использованием метауровней онтологий. Представлены модели цифровых двойников и умных цифровых двойников. Разработанные подходы проиллюстрированы на примерах построения цифрового двойника солнечной электростанции и умного цифрового двойника топливно-энергетического комплекса. Описанный в статье подход даёт возможность интеграции цифровых и умных цифровых двойников разных уровней в единое цифровое решение при моделировании объектов энергетики и энергосистем.

Бесплатно

Семантическое ядро цифровой платформы

Максимов Н.В., Голицына О.Л., Ганченкова М.Г., Санатов Д.В., Разумов А.В.

Статья научная

Дано обобщённое описание интегрированного комплекса декларативных и процедурных средств, в совокупности обеспечивающих согласованное информационное (семантическое) представление сложных объектов на всех этапах их жизненного цикла. Знания (факты) представляются системой онтологий разного уровня, а структура - таксономиями и классификациями. Онтология определяется как система трёх взаимосвязанных систем (функциональной, понятийной и знаковой), а система таксономий представляет классы объектов и процессов, характерных для основных «координат» деятельности. Информационный поиск, как компонент семантического ядра, рассматривается как сложный самосогласованный процесс конструирования нового знания, где знание - это информация (тексты находимых документов), связываемая с контекстом задачи и представлениями пользователя. Такой контекст целенаправленно или косвенно задаётся пользователем посредством предопределённых семантических структур (таксономий, онтологий) либо посредством динамически формируемых компонентов (словников, выборок и т.д.). Это составляет существо семантического когнитивного поиска, когда система не только реализует отбор документов традиционными методами поиска, но и формирует образ информационной потребности, что, в свою очередь, позволит системе синтезировать комплексные, аспектно-ориентированные ответы. Предлагаются автоматизированные технологии поддержки лингвистического обеспечения, основанные на дистрибутивно-статистическом анализе как потоков объектного знания и неявного знания (извлекаемого системой в процессе взаимодействия), так и компонентов понятийно-терминологических систем. Представленные в статье средства апробированы в рамках разработанного программного комплекса xIRBIS-ML, предназначенного для организации семантического поиска в массивах данных сложных инженерных объектов.

Бесплатно

Семиозис визуальных стимулов в интерактивных пользовательских интерфейсах медицинских приложений

Иващенко А.В., Александрова М.В., Жейков Д.С., Нестеров А.Ю.

Статья научная

Рассматривается проблема достижения полноты и единства объективной, субъективной и виртуальной реальности применительно к прикладным задачам проектирования интерактивных пользовательских интерфейсов. В рамках построения иммерсивной среды с помощью современных информационных технологий исследована задача формирования онтологии восприятия. Выделена ключевая роль знака в информационном взаимодействии с учётом индивидуальных особенностей его восприятия пользователями виртуальной реальности. В иммерсивной среде виртуальные знаки могут воплощаться как в качестве наблюдаемых объектов с различной степенью реалистичности, так и непосредственно в форме графических и текстовых знаков, получивших определённое расположение в пространстве. Предложенный подход позволяет задать алгоритм визуального воздействия на человека путём динамического формирования последовательности знаков. Формируемые последовательности образуют очередь визуальных стимулов, корректирующих темпо-ритм интерактивного взаимодействия пользователя с компьютерной системой. Наблюдаемые пользователем знаки можно классифицировать как иконические знаки, соответствующие условным обозначениям или пиктограммам, знаки-индексы, выступающие в качестве указателей на другие объекты и позволяющие размечать пространство в целях ориентации, и знаки-символы, сигнализирующие или предупреждающие об изменении объекта, произошедшем событии или явлении. В статье рассмотрены тестовые примеры поведения пользователя в среде виртуальной реальности. Предложенный подход реализован в программном комплексе психологической диагностики и реабилитации. Особенностью комплекса является контроль вовлечённости пациентов на основе анализа динамики движений головы, мимических движений и траектории взгляда с использованием искусственных нейронных сетей. В случае идентификации событий отвлечения внимания или потери интереса компьютерная система производит адаптацию пользовательского интерфейса путём добавления визуальных стимулов в соответствии с заданными прагматическими правилами. Применение полученных результатов позволило обеспечить адаптацию пользовательского интерфейса и создать возможность для персонализированного подхода к оказанию медицинских услуг.

Бесплатно

Сетевая концепция метадисциплинарной платформы конструирования множественных реальных и виртуальных миров

Берестнева О.Г., Лызин И.А., Тихомиров А.А., Корняков М.В., Джафари Г., Дуга С.В., Куулар Э.К., Труфанов А.И., Петрова Л.А.

Статья научная

В последние годы становится актуальной проблема освоения дополненной и виртуальной реальностей в широком спектре человеческой деятельности. В работе выполнен анализ необходимости, требований и возможностей метадисциплинарного конструирования в обобщённом пространстве, сопрягающем реальное и виртуальное для нужд образовательной сферы. Сложность совмещения миров, объёмность данных, учёт динамики рассматриваются как проблемы, доступные для расчётного решения и практической реализации на базе сетевой платформы. В рамках предлагаемой концепции предусмотрен вход в сетевое подпространство, содержащее сетевые отпечатки обобщённого реально-виртуального мира, согласование в нём множественных компонентов и возвращение в единый образ смешанного мира, воспринимаемый через разработанное приложение. Сетевая платформа включает как сетевые элементы онтологии, так и представление, хранение и обработку данных с использованием графовых нереляционных баз данных и инструментов анализа и визуализации сетей. Архитектура с сетевым компонентом обработки данных даёт возможность продвинуться в направлении совершенствования платформы - конструктора множественных реальных и виртуальных миров. Особый акцент на сетевую парадигму обусловлен практической ценностью «сетевой» смешанной реальности (особенно в образовательной сфере) и заключается в том, что информация представлена в хорошо структурированной форме. Можно ожидать, что инструменты, способные выполнять такое структурирование не только технологически (что необходимо для распознавания, трекинга и визуализации), но и на пользовательском уровне, явятся удачным способом поддержки образовательного пространства.

Бесплатно

Сетевая модель распространения нескольких видов активности в среде сложных агентов и её приложения

Жилякова Л.Ю.

Статья научная

В работе предложена онтология гетерогенной сети и сетевого поведения её активных акторов (агентов), обладающих внутренней структурой. Потенциальное взаимодействие агентов задаётся взвешенным графом, вершины которого - гетерогенные автоматы с бесконечным числом состояний, а рёбра соответствуют влиянию вершин друг на друга. Активность моделируется распространением целочисленного ресурса - фишек. Вершины обмениваются фишками m различных типов в дискретном времени. Каждое ребро сети имеет m неотрицательных весов, характеризующих пропускную способность по каждому типу. На множестве типов фишек задаются отношения и операции, с помощью которых вершины могут не только изменять внутреннее состояние, но и влиять на конфигурацию активности сети в целом. В качестве приложения приведена модель пороговых взаимодействий в социальной сети с двумя видами активности и пятью типами агентов с разными порогами активации.

Бесплатно

Синергетические базы знаний

Евгенев Г.Б.

Статья научная

Современные базы знаний должны в значительной мере соответствовать человеческому мышлению и реальности мира. Синергетические базы знаний создают возможность совместного использования как «жёстких» вычислений, которые требуют точности и единственности решения, так и «мягких» вычислений, допускающих заданную погрешность и неопределённость для конкретной задачи. Предложена методология создания синергетических систем для представления знаний с использованием технологий искусственного интеллекта. Методология основана на методах создания баз знаний и может использоваться для разработки систем проектирования и управления в отраслях промышленности. Предложена модель представления лингвистических переменных. Рассмотрен метод создания нечётких баз знаний и этапы механизма логического вывода. Описан нечёткий вывод на примере механизма Мамдани. Предложена функциональная схема создания систем нечёткого логического вывода на основе структурированного чёткого модуля знаний. Рассмотрен метод создания баз знаний для реализации нейросетевых моделей. Приведён пример базы знаний для обучения нейронных сетей.

Бесплатно

Синтез схем баз данных на основе онтологии

Кучуганов М.В.

Статья научная

Рассматривается задача автоматического синтеза схемы реляционной базы данных по описанию онтологии предметной области в дескрипционной логике. Предлагается алгоритм экспликации и анализа сведений о связях концептов, релевантных задаче генерации схемы базы данных. Приводится пример генерации схемы фрагмента базы данных производственной организации. Отличие предлагаемого алгоритма от уже существующих алгоритмов генерации схем баз данных для онтологий предметной области, описанных на языке дескрипционной логики, заключается в том, что он ориентирован на создание базы данных для хранения информации (фактов) о состоянии предметной области, которая пригодна не только для решения логических запросов со стороны базы знаний (основанной на дескрипционной логике и логическом выводе), но и для обработки обычных SQL запросов со стороны любых других инженерных приложений (информационных систем), работающих с этой информацией. Полученная в результате логического анализа онтологии схема базы данных достаточна для хранения информации о любом не противоречащем онтологии состоянии предметной области, гарантирует ссылочную целостность данных и позволяет организовать эффективный доступ к ним.

Бесплатно

Система выбора и ранжирования альтернатив Свирь-М: теоретические основы и практика применения

Микони С.В., Соколов Б.В., Бураков Д.П.

Статья научная

Рассматриваются системы верхнего уровня принятия решений - выбора вариантов на конечном множестве альтернатив, - названные системами многомерного оценивания объектов. Приводятся примеры таких систем. На основе невозможности установления в общем случае полного и строгого порядка на конечном множестве альтернатив логическими методами даётся теоретическое обоснование универсальности системы, включающей логические и вычислительные методы многомерного оценивания объектов. Приводятся аксиомы, положенные в основу разработки логических и вычислительных моделей многомерного оценивания объектов. На основе принципов системного анализа, применяемых для выбора сущностей по многим показателям на конечном множестве альтернатив, устанавливаются связи между методами многомерного упорядочения и классификации объектов, а также связи внутри групп этих методов. Такие связи воплощены в дереве задач, решаемых в новой редакции системы выбора и ранжирования СВИРЬ-М. Излагаются принципы, положенные в основу разработки этой системы, которая состоит из девяти программ, настраиваемых на требуемую задачу. В интерфейсе настройки на решаемую задачу моделируется дерево задач многомерного оценивания объектов. Исходными данными для СВИРЬ-М является конечное множество объектов, характеризуемое конечной совокупностью показателей и требований к ним. Подготовка исходных данных включает: групповую подготовку, выполняемую в табличном процессоре MS Excel , и индивидуальную, выполняемую средствами системы. Создаваемая в системе модель многомерного оценивания объектов может применяться для решения различных задач. Приводятся примеры применения системы для решения практических задач.

Бесплатно

Система поддержки принятия решений для бизнес-процесса внутреннего аудита качества предприятия

Антонов В.В., Конев К.А.

Статья научная

Изложен подход по применению ситуационно-онтологической методологии построения системы поддержки принятия решений для предметной области внутреннего аудита качества предприятия. Отмечается проблема, связанная с высокими требованиями к компетенции специалистов данной области. Для предметной области внутреннего аудита качества разработана концептуальная модель в виде её функциональной схемы. С использованием стандарта IDEF5 разработана онтологическая модель одной из основных функций бизнес-процесса аудита качества, предложен подход к организации хранения информации бизнес-процесса в базе данных. Для функции классификации причин несоответствий при аудите качества приведён пример настройки решателя интеллектуальной компоненты системы поддержки принятия решений. Выявлены значимые точки принятия решений в бизнес-процессе аудита качества, сформирована структура взаимодействия его участников с интеллектуальной подсистемой системы поддержки принятия решений. Предложена структура интеллектуальной подсистемы системы поддержки принятия решений, используемой в процессе аудита качества на предприятии.

Бесплатно

Система поддержки принятия решений для выбора профиля обучения

Старцева Е.Б., Никулина Н.О., Малахова А.И.

Статья научная

Рассматривается подход, позволяющий сделать обоснованный выбор профиля обучения в образовательной организации. Информационные средства образовательных организаций, предоставляющие поддержку пользователям-абитуриентам, основаны на правилах приёма, направлениях обучения и данных о средних баллах поступивших в предыдущие годы. В работе предлагается при выборе профиля обучения учитывать результаты тестирования по Холланду, а полученные данные использовать в правилах выбора профиля обучения в системе поддержки принятия решений. Решение о подходящем пользователю профиле обучения принимается последовательно с учётом степени уверенности в его правильности. Это позволяет предоставить пользователю поддержку: сориентировать пользователя по правилам поступления в образовательную организацию; определить приоритетное направление обучения в соответствии с укрупнёнными группами специальностей и направлений; определить наиболее подходящий профиль в выбранном направлении обучения. Новизна предложенного подхода состоит в сопоставлении шести основных психологических профилей, выделенных по методу Холланда, с направлениями обучения в образовательной организации. По результатам сопоставления формируется база знаний в виде правил принятия решений. Оценка возможных вариантов решений осуществляется с использованием лингвистических переменных, отражающих степень уверенности пользователя в предложенном информационной системой выборе. Для повышения адекватности системы поддержки принятия решений модель процесса принятия решений корректируется при формировании правил принятия решений.

Бесплатно

Система поддержки принятия решений при выборе типа кожухотрубчатого теплообменника

Мокрозуб В.Г., Альсаиди А.А.М.

Статья научная

На примере кожухотрубчатого теплообменника описывается создание онтологии предметной области, позволяющей в зависимости от теплоносителя (аммиак, метанол), технологических условий теплообмена (давление, температура) и геометрических параметров теплообменника (диаметр аппарата) выбрать тип теплообменника (с неподвижными трубными решётками, с компенсатором, с U-образными трубками). Онтология предназначена для использования при проектировании химико-технологических систем на этапе их аппаратурного оформления. Представлена функциональная модель, описывающая основные стадии и информационные потоки аппаратурного оформления химико-технологических систем. Каждая стадия аппаратурного оформления осуществляется с помощью информационной модели, позволяющей преобразовать входной информационный поток в выходной. Описана информационная модель выбора типа теплообменника. Модель представлена продукционными правилами и состоит из операторов определения: материала элементов теплообменника в зависимости от теплоносителя, исполнения по материалу, типа теплообменника. Прототип описанной информационной модели реализован в редакторе онтологий Protégé . Приведена онтология и пример запроса на определение типа теплообменника при заданном теплоносителе и технологических параметрах процесса теплообмена. Данные для создания онтологии взяты из нормативных проектных документов. Сделан вывод о целесообразности использования онтологического подхода при создании «умных» проектных документов, в том числе стандартов и технических условий, которые понятны человеку и компьютеру.

Бесплатно

Система поддержки принятия решений при управлении техническим обслуживанием автономных транспортных средств

Орлов С.П., Сусарев С.В.

Статья научная

Автономные транспортные средства являются сложными объектами, оснащёнными средствами мониторинга технического состояния и передачи данных для диагностики и прогнозирования. Проектирование новых образцов автономных и роботизированных автомобилей неразрывно связано с разработкой системы технического обслуживания. Эффективное функционирование системы технического обслуживания обеспечивается использованием интеллектуальных технологий и цифровых двойников. В статье рассматривается подход к проектированию системы поддержки принятия решений при техническом обслуживании и ремонте парка автономных транспортных средств. Система поддержки принятия решений ориентирована на роботизированные автомобили сельскохозяйственного назначения. Предлагаемая структура системы носит общий характер и может использоваться в транспортно-логистических предприятиях различных отраслей экономики. Представлена общая архитектура системы технического обслуживания, включающая нейро-цифровой двойник транспортного средства, блок аналитики, имитационные модели процессов эксплуатации и сервисные центры. Компонентами нейро-цифрового двойника являются цифровые двойники агрегатов автомобиля, база знаний, онтология предметной области, искусственные нейронные сети и коллектив экспертов. Предлагаемый подход основам на сочетании интеллектуальных технологий и имитационного моделирования во взаимодействии с коллективом экспертов. Разработан комплекс имитационных моделей функционирования парка автономных транспортных средств. Для анализа процессов эксплуатации автономных автомобилей предложены модели, основанные на стохастических временных раскрашенных сетях Петри. Разработанная системы поддержки принятия решений может быть использована на этапе виртуального ввода в эксплуатацию и при реальной работе автономных транспортных средств.

Бесплатно

Система рецензирования в журнале

Другой

Бесплатно

Система семантического анализа ответных текстов обучаемого на естественном языке

Сулейманов Д.Ш.

Статья научная

В статье описывается двухуровневая модель контроля ответа обучаемого, лежащая в основе построения системы семантического анализа ответных текстов на естественном языке в диалоговом контексте. Дается описание двух важных методологических принципов: «детерминированности контекста» и «ожидаемости смысла ответа», за счет которых достигается эффективность системы. Описываются архитектура системы и шесть базовых принципов реализации: выделение системы семантических единиц; семантическая классификация вопросно-ответных текстов на основе типовых отношений; разработка индивидуальных концептуальных грамматик семантических классов; сегментация вопросно-ответных текстов; релевантность представления знаний (модели ответа); открытости системы. Работа системы демонстрируется на примере анализа ответа класса Функция.

Бесплатно

Система управления банковской деятельностью с применением средств искусственного интеллекта

Замула А.А.

Статья научная

Разработана система управления банковской деятельностью, построенная с применением средств искусственного интеллекта. Банковские процессы формализованы с помощью теории множеств, построена схема управления банком, включающая такие управляющие элементы, как процентная ставка и показатель качества банковской деятельности. Сформирована структура интеллектуальной системы поддержки принятия решений. Разработанная на основе онтологического анализа предметной области система управления позволит повысить эффективность принятия решений при выборе направления развития банка.

Бесплатно

Системная модель интеллектуальной предметно-ориентированной профайлинг-системы

Антонов В.В., Харисова З.И., Мансурова З.Р., Родионова Л.Е., Калимуллин Н.Р., Куликов Г.Г.

Статья научная

Современные возможности интеллектуальных систем позволяют значительно расширить применение методов структурно-параметрического анализа данных в предметно-ориентированных областях, ранее считавшихся исключительной прерогативой специалистов-экспертов с соответствующими опытом и знаниями, основанными на онтологии этих областей. Исключением не стали возможности применения интеллектуальных программных аналитических комплексов в области профайлинга - получения характеристик и прогноза поведения личности на основе частных признаков, характеристик физиологии, невербальных и вербальных проявлений. Предлагается системная модель интеллектуальной профайлинг-системы, открывающая возможности как для отбора кадров, так и эффективной подготовки и ротации сотрудников, которая соответствует структуре экспертной системы. Ставится задача обеспечения валидации и верификации моделей с учётом неопределённости. Разработан программный аналитический комплекс, внедрение которого позволит производить поиск и анализ данных, формировать показатели для последующего их использования в принятии решений при управлении процессами организации. Представление знаний об исследуемой предметной области в виде системной модели позволяет применять формальные логические правила, графоаналитические метаязыки и правила для разработки и проектирования программных аналитических комплексов, обеспечить «электронную» прозрачность и открытость в управленческих, технологических и других аспектах. Для реализации данной парадигмы определяются и создаются государственные реестры открытых информационных ресурсов. Новизна результатов представлена на примере формирования комплекса параметров, необходимых для оценки личности с учётом специфики деятельности и структуры организации.

Бесплатно

Системный и онтологический анализы: схожесть и различие понятий

Боргест Н.М.

Статья научная

Термины, понятия и их содержание - не только основы общественных коммуникаций, ключи к взаимопониманию, познанию и передаче знаний, но и основополагающие элементы в построении компьютерных онтологий для систем искусственного интеллекта. Эволюция знаний в предметных областях приводит к эволюции языка, который изменяется, заимствует слова из других областей, расширяя их смыслы. Понятие системный анализ имеет широкое толкование, активно применяется в различных сферах деятельности (науке, экономике, инженерии и др.), углубляясь и адаптируясь под конкретные предметные области. Связанные с системным анализом понятия (система, предметная область, проблемная область и др.) также эволюционируют. Системный анализ фокусируется на взаимосвязи между элементами системы и определении её структуры и функций; включает различные методы моделирования, оптимизации и используется для решения конкретных задач. Онтологический анализ связан с изучением и описанием объектов, событий, процессов и отношений в предметной области, частью которой может являться система (системы); описывает структуру и свойства элементов, составляющих систему, и отношений между ними; используется для создания формального описания системы и обеспечения общего понимания её компонентов. Результат онтологического анализа может быть основой для системного анализа или его частью. Системный и онтологический анализы направлены на понимание сложных систем и их компонентов и могут использоваться вместе. Различие этих понятий во многом определяется содержанием понятий области исследования, её границами, объектом исследования как процесса, целеполаганием, теми традициями и контекстом, которые сложились у исследователей в конкретных предметных областях. В рамках принятой номенклатуры научных специальностей ВАК можно утверждать, что онтологический анализ входит в научную специальность «Системный анализ, управление и обработка информации, статистика».

Бесплатно

Ситуационное управление и мультиагентные технологии: коллективный поиск согласованных решений в диалоге

Скобелев П.О.

Статья научная

Предлагаются принципы создания интеллектуальных систем нового поколения для ситуационного управления ресурсами предприятий в реальном времени на основе формирующейся теории интерсубъективного управления. Предложен мультиагентный подход к построению рассматриваемых систем, связанный с переходом к автономному циклу управления ресурсами, включающему реакцию на события, распределение и планирование ресурсов, оптимизацию решения (при наличии времени), согласование с пользователями, мониторинг и контроль выполнения построенного плана, а также перепланирование при расхождении плана и факта - циклу, присущему любым живым организмам. Ключевой особенностью подхода становится возможность поддержания диалога для достижения системой консенсуса лиц, принимающих решения. Предлагаются направления дальнейших исследований и разработок рассматриваемых систем.

Бесплатно

Ситуационное управление с позиций постнеклассической науки

Виттих В.а

Статья научная

Ситуационное управление рассматривается с позиций постнеклассической научной рациональности, исходящей из того, что знания об объекте соотносятся не только с его особенностями взаимодействия со средствами наблюдения, но и с ценностно-целевыми структурами деятельности субъекта. Описываются основные этапы процесса принятия решения по регулированию проблемной ситуации. Подчёркивается, что ситуационное управление должно стать доминирующей парадигмой организации процессов управления в XXI веке.

Бесплатно

Сквозное проектирование автоматизированных систем на основе онтологий

Негода Виктор Николаевич, Куликова Анна Александровна

Статья научная

В настоящее время проводится большое количество исследований по применению онтологий при разработке автоматизированных систем. Онтологическое моделирование позволяет повысить эффективность процесса разработки программного обеспечения. Разделение труда при разработке автоматизированных систем способствует появлению семантических разрывов между фазами проектного процесса. Практика использования широкого спектра артефактов проектирования, пригодных для повторного применения, является фактором риска нарушения концептуальной целостности, непротиворечивости и полноты разрабатываемых проектных решений. В статье предлагаются: новый подход к онтологическому моделированию автоматизированных систем, который обслуживает проектный процесс их разработки на всех стадиях проектирования вплоть до реализации; новая структура метаданных онтологических спецификаций автоматизированных систем, которая позволяет учитывать семантически важные сущности и особенности разрабатываемой системы. Показано, что применение данного подхода значительно снижает трудозатраты при проектировании сложной автоматизированной системы в условиях изменения требований на различных стадиях создания системы. Применение онтологических моделей в проектном процессе способствует повышению концептуальной целостности, непротиворечивости и полноты разрабатываемых проектных решений.

Бесплатно

Журнал