Постановка задачи построения описания ситуации

Информационная поддержка СППР – построение описания ситуации

Под сложившейся обстановкой в самом общем смысле понимается состояние объекта управления и состояние внешней среды в определенный момент времени — , где , .

Применим определенное упрощение задачи и состояние объекта управления O мы условно будем считать детерминированным, полностью нам известным и полностью подконтрольным. Интерес же для нас представляет состояние внешней (естественно по отношению к объекту управления) среды. При этом внешняя среда понимается как множество объектов, находящихся в определенных отношениях (либо благоприятных, либо нейтральных, либо антагонистических) с объектом управления.

Таким образом, под ситуацией будем понимать набор состояний всех объектов, образующих множество объектов внешней среды в определенный момент времени. Будем обозначать ситуацию через S_i, тогда вышесказанное можно записать следующим образом: , где .

В свою очередь под состоянием объекта f_i понимается множество (возможно, упорядоченное множество) существенных, с точки зрения решаемых задач, свойств (характеристик) данного объекта.

Пусть в распоряжении системы управления имеется п различных способов воздействия на объект управления (одношаговых решений). Каждое такое решение мы будем обозначать как U_k (k есть отличительный номер воздействия). Элементарный акт управления можно представить в следующем виде:

Смысл этого соотношения заключается в следующем. Если на объекте управления сложилась ситуация S_j и состояние системы управления и технологическая схема управления, определяемые F_i допускают использование воздействия U_k, то оно применяется, и текущая ситуация S_j превращается в новую ситуацию S_l. Подобные правила преобразования в дальнейшем называются логико-трансформационными правилами (ЛТП) или корреляционными правилами.

Следует отметить одну важную особенность. В реальных задачах число различных полных ситуаций обычно весьма велико. Возможно, что их заранее и нельзя перечислить. А число одношаговых решений конечно и невелико. Иначе говоря, чаще всего , где, |A| означает число элементов, входящих в мно­жество A. (Находясь за рулем автомобиля, водитель воспринимает огромное число полных ситуаций, определяемых внешней обста­новкой на пути движения и состоянием автомобиля. А число при­нимаемых им одношаговых решений невелико).

Очевидно, что в силу конечности числа различных воздействий все множество возможных ситуаций как-то распадается на п классов, каждому из которых будет соответствовать одно из возможных воздействий на объект управления. Другими словами, должны существовать такие процедуры, которые позволили бы классифицировать ситуации так, чтобы из них можно было образовать столько классов, сколько различных одношаговых решений есть в распоряжении системы управления. Эти процедуры можно назвать процедурами классификации.

Место и роль подсистемы построения описания ситуации в общей схеме функционирования СППР представлены в виде обобщенной схемы управления на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Схема системы управления

Отображенный на схеме блок формирования описания ситуации обеспечивает предоставление автоматизированной системе информации, необходимой для корректной, обоснованной и эффективной выработки управленческих решений.

Рассмотрим схему функционирования блока формирования описания ситуации на концептуальном уровне.

Вход для блока формирования описания ситуации являются исходные данные по текущей ситуации. Сначала исходное описание текущей ситуации пополняется всеми дополнительными сведениями за счет работы процедур пополнения описаний. Далее «обогащенное» описание поступает в блок предварительной оценки сложившейся ситуации. Его задача состоит в оценке сообщения и определения необходимости вмешательства системы управления в процесс, протекающий в объекте управления. Если текущая ситуация не требует такого вмешательства, то информация не передается на дальнейшую обработку. В противном случае описание текущей ситуации поступает в блок обобщение описания, результатом работы которого отнесение ситуации к одному или нескольким классам, которым соответствуют одношаговые решения. Таким образом, мы подразумеваем, что обобщение — процедура, а классификация — результат работы этой процедуры. Результат работы процедур обобщения является выходом блока формирования описания ситуации, и, одновременно, входом (частью исходных данных) для процедур поддержки принятия решений.

Фактически из-за сложности объектов управления нет надежды на то, что исходные знания о них и способах управления ими будут достаточно полны. Поэтому си­стема управления подобного типа принципиально должна быть открытой системой — должна иметь возможность корректиро­вать свои знания об объекте и методах управления им. В работе такой системы управления имеется как бы два этапа: этап обучения/настройки и этап работы. В начальный период, когда система управления только еще создается, собираются многочисленные сведения от технологов, хорошо знающих объект управления. С их помощью формируются классы ситуаций. При этом мнения экспертов могут не совпадать, что и приводит к попаданию одной и той же ситуации в различные классы по управлению.

Это означает, что на первом этапе в проект системы заклады­вается значительное количество субъективной информации об объекте управления и процедурах управления им (в теории искусственного интеллекта для обозначения подобной процедуры используется термин «извлечение экспертных знаний»).

Теперь рассмотрим более детально принципы и алгоритмы функционирования блоков, обеспечивающих формирование описания ситуации, в том числе математические методы, на базе которых строятся данные алгоритмы.