DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций

Поступления 06.03.2008

Материалы

загрузка...

Методы и программные средства поддержки принятия решений на основе нечётких ситуационных сетей

Зернов Михаил Михайлович, 06.03.2008

 

В работе предложена классификация НСС, позволяющая предложить новые типы сетей и конкретизировать требования к способам и программным средствам на их основе.

По способу построения НСС можно выделить следующие типы.

1. Статическая сеть. Существует в виде графа до выяснения конкретных значений системных характеристик.

2. Динамическая сеть – строится не универсальный граф на все возможные случаи, а его фрагмент, формируемый относительно текущего состояния управляемой системы. Применяется, если множество обобщённых состояний управляемой системы сложно обозримо.

По тождественности узлов сети и эталонных ситуаций выделено два типа.

1. Явная сеть (сеть ситуаций) – в качестве узлов сети используются эталонные ситуации.

2. Косвенная сеть (сеть состояний) – в отличие от существующих моделей, в качестве узлов используются обобщённые состояния, не совпадающие с эталонными ситуациями по составу или способу представления системных характеристик. В этом случае сетевая структура обобщённых состояний и набор эталонных ситуаций существуют в виде двух обособленных структур. Роль эталонных ситуаций при этом сводится к обеспечению процесса построения сети за счёт привязки обобщённых состояний к тем или иным ситуациям принятия управляющего решения. Применяется, когда решение принимается на основе ряда обобщённых системных характеристик, но отсутствует адекватная модель непосредственного отображения результата решения на данное множество характеристик. Вместо этого имеется способ расчёта характеристик более низкого уровня, на основе которых уже можно определить текущую ситуацию. При этом осуществляется взаимодействие моделей «ситуация – действие» и «ситуация – стратегия управления – действие».

По способу адаптации сети к изменениям состава управляемой системы предложены следующие типы.

1. Сети с жёстким способом получения значений ситуационных признаков – базируются на неизменном списке объектов и их характеристик.

2. Сети с гибким способом получения значений ситуационных признаков – используют способы адаптации, обеспечивающие применение сложившейся структуры групп эталонных ситуаций относительно изменившегося состава

агрегирующие сети – ситуации задаются только на основе укрупнённых системных характеристик, агрегирующих характеристики отдельных объектов;

типизированные сети – ситуации задаются относительно абстрактных экземпляров определённого класса объектов и «примеряются» под каждый объект соответствующего класса.

По характеру переходов сети выделено две категории.

1. Сети с полностью управляемыми переходами – сети, для которых результаты управляющих решений детерминированы, переходы управляемы, каждому решению соответствует единственный результирующий узел, а описание возможности результата исчерпывается его нечёткостью.

2. Вероятностные/стохастические сети – сети нового типа, в переходах которых, помимо управляемой, присутствует и случайная составляющая, результаты применения управляющих решений носят событийный характер и представляются сразу множеством узлов.

По критерию наличия иерархии ситуационных признаков групп эталонных ситуаций предложены следующие типы сетей.

1. Простые/неиерархические сети – применяется одна единственная группа эталонных ситуаций на базе обозримого множества признаков.

2. Иерархические сети – сети нового типа, в которых присутствует иерархия групп эталонных ситуаций (несколько групп признаков). При этом результаты анализа групп нижнего уровня иерархии используются группами верхнего уровня:

одновершинные/одноаспектные сети – управляющие решения ассоциируются только с одной группой эталонных ситуаций верхнего уровня иерархии;

многовершинные/многоаспектные сети – управляющие решения ассоциируются с несколькими ситуационными группами верхнего уровня иерархии. Применяются при наличии относительно независимых аспектов функционирования управляемой системы.

Также в первой главе осуществлена постановка задачи исследования в виде ряда подзадач, решение которых позволяет достичь цели исследования.

Во второй главе предложена комплексная методика создания и использования программных средств ППР на основе нечётких ситуационных сетей, позволяющая проектировать и применять на практике НСС, соответствующие требованиям предметной области. Комплексная методика включает в себя в себя три взаимосвязанные методики: анализа и формализации предметной области; проектирования НСС и применения сформированной сети для выработки последовательностей управляющих решений.

Первая методика включает два основных этапа: сбор обобщённых сведений о характере предметной области и детальный анализ и формализация предметной области. Формализация проводится, во-первых, с целью получения базы знаний в виде набора эталонных ситуаций, во-вторых – с целью формирования модели оценки управляющих решений.

Вторая методика описывает процесс проектирования модели сети, способов организации её компонентов, разработки алгоритмов их функционирования и использования. На основе обобщённых сведений о характере проблемы – характеристик предметной области и предполагаемого характера вырабатываемых решений – определяется тип НСС. По результатам выбора типа сети на основе требований разрабатываются компоненты НСС, обеспечивающие ее построение, адаптацию и применение. Структура первой и второй методик представлена на рисунке 1. Структура компонентов НСС и взаимосвязи между ними представлены на рисунке 2. Результатом применения первых двух методик является действующая ситуационная сеть, включающая ряд спроектированных и семантически интерпретированных компонентов.

Процесс подготовки и применения сценария управления начинается с определения актуальной входной информации, что позволяет определить “точку входа” для уже сформированной (статически) сети или построить сеть динамически. Затем формируется сценарий управления – наилучшая с точки зрения оценочной модели совокупность управляющих решений. В дальнейшем происходит итерационный процесс применения запланированного решения: периодически состояние управляемой системы соотносится с запланированным решением; если данное состояние предусмотрено, то продолжается применение заготовленного сценария; если нет, то проводится экстренный анализ ситуации, просчёт возможных последствий, корректировка сценария.

Рисунок 1 – Методики анализа и формализации предметной области, проектирования НСС

Рисунок 2 – Структура компонентов нечёткой ситуационной сети

Структура третьей методики представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Методика применения НСС в задаче поддержки принятия решений

В соответствии с предложенной методикой разработана модель нечёткой иерархической ситуационно-событийной сети для ППР при оперативном управлении СОТС.

– множество узлов сети, характеризующихся тройками вида:

– множество управляющих решений, каждое из которых характеризуется набором пар действие – объект приложения:

– множество действий. При этом множество действий разбивается по функциональным аспектам управления:

Каждое действие описывается лингвистической лотереей – набором пар исход – нечёткая вероятность, где исходы – результат применения

На основе лотерей, описывающих каждое действие, входящее в решение, составляется лотерея, описывающая результат применения решения в целом:

Каждая конкретная пара исход – вероятность в свою очередь определяет один из результирующих узлов управляющего решения:

. Каждой основной группе (группы верхнего уровня иерархии) ситуаций соответствует множество действий по некоторому функциональному аспекту управления, а каждой ситуации – подмножество таких действий:

– способ адаптации НИССС к изменениям состава управляемой системы – обеспечивает привязку эталонных ситуаций текущему состоянию и в итоге формирует множество допустимых управляющих решений для данного состояния:

В соответствии с предложенной классификацией, НИССС является косвенной, динамической, вероятностной, типизированной сетью, использующей многовершинную иерархию эталонных ситуаций.

Описания узлов и переходов сети, способ адаптации, а также описания эталонных ситуаций основываются на предложенной объектной модели предметной области, характеризующей управляемую систему в виде совокупности объектов – экземпляров классов и отношений между ними.