Принципы мультиразумной системы с сетевой структурой в проектировании робототехники

Предлагаемое к рассмотрению понятие системы с сетевой структурой изначально относилось к кибернетике и использовалось при решении вопросов системного анализа и теории систем. Со временем, по мере развития, оно претерпело переход от простых механических моделей к сетевым системам и ещё дальше – к сложным социальным образованиям, продолжая распространятся в широко представленном перечне современных технологий.

В первую очередь это касается информационно-коммуникационной сферы. В настоящее время наблюдается возрастающая интенсивность охвата сетью ИНТЕРНЕТ всех сфер деятельности человека. возникновение «интернета вещей» и т.д.

Получаемые при этом преимущества вполне закономерно приводят к внедрению мультиразумных систем с сетевой структурой в реальную экономику в форме международного (межгосударственного) разделения труда и организации транснациональных корпораций. Своё применение мультиразумные системы в настоящее время находят в сфере организации технического взаимодействия и производства средств производства. Робототехника не стала исключением. Во многом это обусловлено теми положительными особенностям, о которых речь пойдёт ниже.

Значительных размеров и значения достигла сетевая торговля (менеджмент). Следует особо отметить, что при всех практических реализациях суть преобразования не сводится только лишь к переоснащению или добавлению в структуру новых элементов. Решающее значение при проектировании робототехники приобретает именно появление черт мультиразумной целеустремленной организации, когда каждый элемент системы имеет свой разум, принимает свое решение, действует самосто-ятельно и автономно, но в интересах достижения одной или нескольких взаимосвязанных между собой целей [1].

Такое преобразование приводит к тому, что новая система приобретает способность к реализации алгоритмов, реализующих нелинейные действия. В свою очередь такое нелинейное способно ассиметрично превосходить классические системы древовидной структурой.

Следует отметить, что наблюдающаяся в настоящее время трансформация современного социального устройства, по мнению многих современных философов, социологов, экономистов и политологов, осуществляется именно в направлении сетевого устройства. Для такого подхода характерно отсутствие центрирующего принципа, наличия конца или начала, но при этом имеется возможность порождать несистемные и неожиданные различия. Эта функция продуцируется структурой системы, имеющей при постоянно пульсирующей конфигурации зону временной устойчивости линий связи элементов системы, похожей на корневище растения.

Как тенденция просматривается постепенный переход от крупных идеологических организаций (коммунизм, либерально-буржуазная демократия, фашизм, национально-государственный патриотизм) к целому спектру более мелких, но равных социальных образований, объединенных по самым различным основаниям - от религиозных до половых.

В указанных условиях вполне логичным представляется расширение практической реализации принципов мультиразумных систем в робототехнике и их совместная реализация является мощной комбинацией. Территориально разнесённые узлы робототехнических систем, объединённые общим информационным пространством со смещением в сторону информационно-космического обеспечения представляются одним из основных перспективных направлений развития в данной области.

Важным условием эффективного функционирования является то, что элементы этого построения должны обладать свободой маневра, устойчивостью и автономностью, стабильностью коммуникаций. Следует отметить возникающее противоречие, которое заключается в том, что наращивание характеристик робототехнических систем в данном направлении само по себе как раз и будет приводить к увеличивающейся инертности, стоимости и снижению оперативности решения нестандартных задач, составляющих значительный процент от общего объёма. Таким образом, к первому направлению следует отнести наделение элементов разрабатываемой робототехнической системы свободой манёвра [1].

Рассмотрим систему, состоящую из совокупности робототехнических элементов, и решающую задачи на некотором пространственном построении. Элементы такой системы целесообразно размещать на увеличенных расстояниях относительно друг друга в глубину и ширину. Такая организация позволяет проводить оперативные перемещения как в закреплённых границах ответственности, так и на смежные области, сосредотачивая при необходимости потенциал в требуемых местах. В результате при сохраняющейся эффективности не происходит ни снижения активности, ни ослабления взаимодействующих элементов даже на фоне многократно возрастающей сложности решения задач.

Увеличение интервалов и дистанций между элементами и совокупностями элементов системы предоставляют свободу действий в пределах избранных направлений, результат применения таких структур с точки зрения теории систем является достаточно высоким.

С учётом сказанного, можно сформулировать второе направление построения мультиразумной робототехнической системы: масштаб (объёмность) элементов системы и их объединений зависит от размера решаемых задач и прямо пропорционально ей изменяется, а также обратно пропорционально изменяется скорости реакции системы.

Важным является то, что при увеличении размерности элементов маневренность и ситуационная адаптивность системы управления могут быть меньше, чем того требует складывающиеся условия. А реструктуризация робототехнических элементов, безусловно требующая временных и экономических затрат, приводит к потере, пусть и временной, работоспособности системы в целом. Увеличение размерности элементов повышает эффективность и расширяет перечень решаемых ими задач, но одновременно с этим ситуационная адаптивность системы управления могут быть меньше, чем того требует складывающаяся обстановка.

Обратный эффект наблюдается, если управление осуществляется небольшими и однотипными элементами сетевого построения. В этом случае их способность к маневрированию, а также адаптивность системы управления повышаются. В зависимости от решаемых задач подобные мультиразумные робототехнические системы адаптивно изменяют структуру и плотность с учётом анализа влияния внешних факторов и вновь поступающих задач, сосредотачивая усилия на требуемых направлениях. Таким образом, рассмотренные направления позволяют охарактеризовать порядок пространственно-временного построения мультиразумной системы, которые, очевидно, являются первыми в совокупности, которую ещё предстоит открыть.

Если рассматривать образно взаимодействие системы с классической структурой и мультиразумной целеустремленной систем с сетевой структурой, это будет выглядеть как набрасывание одной сети (с мелкими и высокоподвижными элементами) на другую сеть (с более крупными и менее подвижными элементами). Встречающиеся всё чаще на практике ситуации подобных типов взаимодействия, несмотря на наличие базовых признаков, всё же следует считать переходными, пока под давлением осознания принципиально другого уровня возможностей не произойдёт окончательный переход к указанных структурам.

Новые черты описываемых взаимодействий и открывающиеся возможности закономерно приводят к методологическому выводу о необходимости построения теории и практики управления подобными процессами и гарантированного достижения поставленных целей.

Проводя исследования влияния описанных факторов нельзя не заметить наметившуюся во многих областях тенденцию перехода от систем с крупными, но малофункциональными элементами к системам с сетевой структурой, объединяющей большое число мелких, но много-функциональных компонентов. Для робототехники объясняется это тем, что при меньших затратах ресурсов с одновременным обеспечением элементов мультиразумных систем актуальной информацией в реальном масштабе времени, сокращением цикла управления, предоставлением требуемой самостоятельности с поддержкой горизонтального взаимодействия (взаимной поддержки) задачи в целом решаются более гибко и рационально, т. е. эффективно.

Такое положение дел требует коренного пересмотра ряда вопросов управления и обучения. Непонимание этой объективной тенденции даже при наличии современных робототехнических комплексов может спровоцировать критическое отставание, потерю эффективности с серьёзным запаздыванием развития от передовых лидеров. Само развитие общества на современном этапе предусматривает возрастающее в геометрической прогрессии объём использования различного типа сетей: информационно-коммуникационных, социальных, коммунальных, торговых и др. [2].

Таким образом, одним из основных направлений в проектировании робототехнике применительно к мультиразумным системам с сетевой структурой должно являться уменьшение основного, активно действующего единичного элемента при увеличении числа таких элементов, повышении автономности, однородности, самостоятельности каждого из них и значения горизонтальной гибкой координации действий между ними.

Подобные построения способны получить следующие асимметричные преимущества:

• -    возможность принятия обладающих нелинейностью решений, подкреплённых высоким уровнем достоверности и актуальности;

• -    реализация принятых решений в принятом коротком цикле управления с максимально возможным задействованием горизонтальной координации действий между элементами системы;

• -    значительное снижение доли громоздких, но критически важных элементов с одновременным повышением однородности сети.

Наличие указанных аспектов закономерно изменяет организацию управления такими элементами, которых самих по себе становится больше. В свою очередь, затрудняется качественное управление большим количеством элементов, организация взаимодействия между ними в требуемых временных рамках [3].

В таких условиях приемлемым может стать механизм организации, когда общие концептуальные задачи «спу- скаются» сверху вниз, а непосредственные задачи, основы взаимодействия, запросы на то или иное обеспечение вырабатываются и направляются снизу вверх. Подготовка и обучение по данным принципам должна осуществляться заблаговременно.

Рост устойчивости таких робототехнических систем объясняется исчезновением ярко выраженных критических элементов, собирающих в себе избыточное количество важных функций, горизонтальное перераспределение этих функций среди элементов сети [2].

Исходя из особенностей функционирования, к требованиям эффективного противодействия мультиразумных систем деструктивным внешним воздействиям следует отнести сохранение подвижности в границах своей сетевой мультиразумной структуры, которая определяется однородностью элементов и сохранением взаимосвязей между ними. Последнее достигается гибко координируемым по горизонтальным линиям взаимодействием робототехнических элементов, обеспечивающим сохранение устойчивости системы, несмотря на несоразмерно малое задействование ресурсов.

Можно констатировать очередной отличительный признак мультиразумных систем: при сохранении значения количественного соотношения элементов его качественные показатели смещаются от технических параметров к информационным: ситуационная осведомленность, оперативность и рациональность делегирования прав и возможностей нижним в иерархии системы элементам, адаптивность управления и обученность.

Подводя итог, следует отметить. что если современное социально-экономическое устройство приобретает формы и способы решения повседневных задач, присущие мультиразумным системам с сетевой структурой, то игнорирование данных объективных тенденций может спровоцировать девальвацию преимуществ и разрастающееся отставание в том числе в такой высокотехнологической сфере, как робототехника.