Система имитационного моделирования динамики процессов

УТВЕРЖДЕНО
Решением Бюро Совета Научного Фонда
ГУ-ВШЭ
от «01» ноября 2006 г., протокол № 20
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
на выполнение работ по теме:
«Система имитационного моделирования динамики процессов в межкультурной
коммуникации»
№ 06-05-0021
в рамках Инновационной образовательной программы ГУ-ВШЭ
«Формирование системы аналитических компетенций для инноваций в бизнесе и
государственном управлении»
Мероприятие 5.2.5 «Проведение совместных исследований преподавателей,
аспирантов и студентов»
1. Основание для проведения работы
Работа выполняется на основании протокола заседания Координационного Совета ИОП
№ 9 от «07» ноября 2006 г.
Цель 5.: Формирование способностей к исследовательской работе и практическому
использованию результатов фундаментальных и прикладных исследований.
Задача 5.2.: Реализация научно-исследовательских проектов.
Мероприятие 5.2.5: Проведение совместных исследований преподавателей, аспирантов и
студентов.
Направление совместных исследований – (выбрать одно, остальные удалить)
 Информатика;
2. Исполнитель и соисполнители работы
Руководитель проекта – Козырев Олег Рамазанович, профессор кафедры
информационных систем и технологий НФ ГУ-ВШЭ
Контактная информация о руководителе: телефон рабочий (8312)169536; телефон
домашний (8312)666535; телефон мобильный +7-9107925935; электронная почта
okozyrev@hse.nnov.ru
Исполнители:
 Калягин Валерий Александрович, профессор кафедры прикладной
математики и информатики НФ ГУ-ВШЭ, телефон рабочий (8312)169649;
телефон домашний (8312)781175; телефон мобильный +7-9023034236;
электронная почта kalia@hse.nnov.ru
 Бабкин Эдуард Александрович, доцент кафедры информационных систем и
технологий, телефон рабочий (8312)169549; телефон домашний
(8312)253127; телефон мобильный +7-9107969761; электронная почта
bts@sandy.ru
 Шутов Алексей Александрович, преподаватель кафедры информационных
систем и технологий, телефон рабочий (8312)169549; телефон домашний
(8312)642814; телефон мобильный +7-9107969261; электронная почта
shutov@tecomgroup.ru
 Козырев Олег Олегович, студент факультета Бизнес – информатики и
математики, 4 курс, телефон рабочий (8312)169549; телефон домашний
(8312)666535; телефон мобильный +7-9202585729; электронная почта
o.o.kozyrev@mail.ru
 Зуева Анастасия Андреевна, студентка факультета Бизнес – информатики и
математики, 4 курс, телефон рабочий (8312)169549; телефон домашний
(8312)388152; телефон мобильный +7-9036020576; электронная почта
aazueva@mail.ru
Состав исполнителей проекта может изменяться в течение срока его выполнения.
Соисполнитель(и) - отсутствует.
Сторонние организации – исполнители - отсутствуют.
3. Цель, задачи и исходные данные для проведения работы
Проведение совместных исследований преподавателей, аспирантов и студентов
направлено на формирование способностей к исследовательской работе и практическому
использованию результатов фундаментальных и прикладных исследований (цель 5
Инновационной образовательной программы ГУ-ВШЭ), что определяется целями и
задачами данного мероприятия Программы.
Целью проведения работы «Система имитационного моделирования динамики процессов
в межкультурной коммуникации» является разработка теоретических основ математикоинформационного моделирования динамических процессов в межкультурной
коммуникации в форме многоагентной распределенной имитационной модели и
сопутствующего набора онтологий.
Задачами являются:
 построение функциональной, а затем и математической модели;
 построение информационной (имитационной) модели, связывающей
разработанные математические модели с подтверждающими фактическими
данными.
В данном проекте оригинальной формой реализации информационной модели является
информационно-логической система, состоящая из четырех составных частей:
 подсистема построения и хранения декларативных описаний семантики
математических моделей межкультурной коммуникации (банк знаний по
схемам);
 подсистема генерации кода и сопровождения жизненного цикла программного
обеспечения для моделирования (автоматизированная среда разработки);
 подсистема настройки и управления проведением имитационных
экспериментов (имитационный сервер)
 объединяющая интерфейсная и справочная подсистемы (Web-портал).
Исходными данными для исследования являются опубликованные в сети Интернет
онтологии, газетная пресса, книги, Интернет-публикации, выступления специалистов,
актуальная периодическая научная литература по тематике, известные математические и
информационные модели межкультурного взаимодействия.
4. Основное содержание работы
Новизна работы и связь с предыдущими исследованиями (не менее 0,5-1 стр.)
Авторским коллективом ранее разработана система имитационного моделирования
динамических процессов в сложных системах (экономике). Разработаны симуляционные
модели экономических сценариев. Предложена онтология возможностей моделирования
динамических процессов в экономике и культуре, базовые программные технологии,
предложена концепция межкультурной коммуникации как сложной системы. Разработана
пошаговая модель описания национального культурного мира (национальной
концептосферы). Даны примеры описания вариантов национальных концептосфер.
При этом творческий коллектив авторов параллельно ведет работы по построению новых
принципов программной реализации систем имитационного моделирования на основе
онтологий. В рамках этих работ выполнены проекты по ручному кодированию моделей
микроэкономической динамики с использованием многоагентной системы SWARM по
технологии «клиент-сервер».
В течение длительного времени коллектив занимается изучением специфики
многоагентных распределенных алгоритмов, методов координированного решения
сложных интеллектуальных задач и разработкой новых типов программной архитектуры
на основе различных технологий мобильных агентов. При разработке алгоритмов
координированного поведения многоагентных систем обнаружено, что важную роль
играет решение задачи разрешения различных видов семантической неоднородности в
динамически конфигурируемых системах на основе программных агентов. В этом
направлении успешно ведутся совместные исследования с Институтом Прикладных Наук
г. Руан, Франция (INSA-Rouen, France). В ходе этих исследований был предложен
оригинальный подход Ontology Fusion, который позволяет на основе механизма
логического вывода и формальных онтологий специализировать поведение и
информационную модель индивидуального агента в зависимости от характеристик
внешней среды и других агентов. Продолжением этого направления явились исследования
и разработка программных проектов по применению дескриптивной логики для
автоматизированной генерации программных интерфейсов в целях интеграции
разнородных моделей и программных компонент. По этим исследованиям успешно была
защищена кандидатская диссертация (PhD) в Институте Прикладной Наук (INSA de
Rouen) г. Руан (Франция) в 2004 г.
Результаты работ коллектива, соответствующие теме проекта, в периодических
изданиях и конференциях: серия работ Известия АИН РФ, (2000-2005 гг.);
Международные конференции: КогРаф-1999, КогРаф-2001, КогРаф-2003, OOPSLA
Workshop on Engineering Context-Aware Object-Oriented Systems and Environments
(ECOOSE), Seattle, USA, 2002, International Conference on Intelligent Agents, Web
Technologies and Internet Commerce - IAWTIC'2003, Vienna, Austria, 2003, The 24th IEEE
Int. Conference on Distributed Computing Systems, Tokyo, Japan, 2004.
В настоящее время по этой же тематике занимается один аспирант, ведут
исследовательские работы студенты.
При поддержке РФФИ (грант 03-07-90225) авторами ведутся разработки сложной
распределенной системы для численного моделирования. Планируется, что ряд
полученных результатов и программных прототипов на основе технологий CORBA будет
использован при создании предлагаемой системы. Предварительные работы по данному
проекту проводились в рамках проекта Научного Фонда ГУ-ВШЭ, проект 06-04-005. Все
указанные работы и полученные результаты являются оригинальными.
Методология исследования (не менее 1стр.)
Общая концепция изучения предмета исследований опирается на оригинальное
представление о культуре политической нации как о многоуровневой системе, в которой
протекают сложные динамические процессы и о межкультурной коммуникации как
открытой, неравновесной, саморегулирующейся системе. Предлагаемый подход
определяет необходимость исследований в двух основных направлениях:
 построение функциональной, а затем и математической модели;
 построение информационной (имитационной) модели, связывающей
разработанные математические модели с подтверждающими фактическими
данными.
Для взаимодействия подсистем используются открытые объектноориентированные технологии распределенных систем: связь с имитационным сервером
реализована с помощью технологии CORBA, Web-портал обеспечивает четыре вида
открытых интерфейсов для внешних разработчиков и внутренних подсистем
(динамический HTML, Java-апплеты, EJB, SOAP-CORBA), а также обеспечивает
возможности интеграции разрядных баз данных на основе протокола Z39.50.
Банк знаний обеспечивает функции специализированного графического редактора
моделей и функции по долговременному хранению описаний моделей в СУБД с
последующим использованием возможностей технологий Data Warehouse и Data Mining
для повышения эффективности информационного поиска. В качестве лингвистических
средств в банке знаний используются известные стандарты представления знаний: XML,
RDF, DAML+OIL. Будет также обеспечена возможность экспорта знаний в различном
представлении (онтологии, модели) из ряда широко распространенных инструментальных
средств (в частности, из системы Protege).
Функции синтаксического и семантического анализа моделей, трансформации моделей и
генерации программного кода реализованы совместно в банке знаний и
автоматизированной среде разработки. Для реализации этих функций используется
формализм дескриптивных логик, грамматики на графах и авторский подход к интеграции
разнородных знаний — Ontology Fusion. Для построения эффективного имитационного
сервера применяется технология многоагентных распределенных систем с программной
реализацией на основе расширения системы SWARM. Таким образом,
автоматизированная генерация кода по моделям будет приводить к созданию наборов
автономных агентов. Их реализация будет сохраняться в информационно-логической
системе для повторного использования в составе других моделей.
Должен быть выполнен следующий комплекс работ:
В 2006 г.:
1. Проект серверной части CORBA-интерфейса к имитационному серверу на основе
системы SWARM. Проектная документация и набор прототипов клиентских приложений
с CORBA-интерфейсом к имитационному серверу.
2. Построение математической модели и разработка алгоритма семантического анализа
онтологий, подготовка и представление публикации.
3. Сбор и предварительная подготовка материалов для методического пособия по
созданию имитационных моделей в системе SWARM.
В 2007 г.
1. Проектирование серверной части банка знаний.
2. Проектирование алгоритмов трансформации моделей, синтаксической и семантической
проверки согласованности.
3. Проектирование межкультурных метамоделей с разработкой общей онтологии и
логической микротеории.
4. Реализация информационных ресурсов Web-портала.
5. Создание графических распределенных клиентских приложений для имитационного
сервера.
6. Системные исследования информационных ресурсов на основе синергетического
подхода с целью семантизации информационных процессов межкультурной
коммуникации.
7. Реализация алгоритмов генерации кода.
8. Реализация серверной части банка знаний.
9. Проектирование и реализация клиентской части банка знаний.
10. Наполнение банка знаний выбранными моделями межкультурной коммуникации.
11. Ввод информационно-логической системы в опытную эксплуатацию, разработка
методического обеспечения и рекомендаций к использованию.
12. Проведение серии открытых мастер-классов и публикация монографии для
привлечения большого количества исследователей к использованию полученных
результатов.
13. Расширение учебных курсов и подготовка учебно-методических материалов.
14. Итоговый отчет.
5. Перечень, сроки выполнения и стоимость этапов работы.
Этап 1. - 2006 г.
Краткое содержание этапа:
Сроки выполнения: октябрь-декабрь 2006 года.
Стоимость этапа: 250000 рублей.
Этап 2 - 2007 г.
Краткое содержание этапа:
Сроки выполнения: январь-ноябрь 2007 года.
Стоимость этапа: 550 000 рублей.
6. Основные требования к выполнению работы
Не менее половины от общего объема финансирования исследований по проекту должно
ежегодно выделяться молодым участникам коллектива.
Результатами проекта в обязательном порядке должны стать:
- публикации или рукописи, подготовленные для открытой печати в виде монографий или
статей в ведущих российских и зарубежных изданиях,
- учебно-методические материалы, в т.ч. подготовленная рукопись учебного пособия,
программа учебного курса и т.п.
Организационные требования
Руководители проектов представляют:
ежеквартальные научно-организационные отчеты о ходе выполнения проекта (не позднее
10 числа месяца, следующего за отчетным кварталом по форме в соответствии с
приложением 3);
промежуточный годовой научно-организационный отчет (не позднее 30 ноября 2006 года
по форме в соответствии с приложением 3);
итоговый научный отчет по проекту (не позднее 1 ноября 2007 года по форме в
соответствии с приложением 4).
Материалы итогового научного отчета по проекту в обязательном порядке публикуются
на сайте Научного фонда ГУ-ВШЭ.
Отчетные документы о проведенных работах представляются в двух экземплярах на
бумажном и электронном носителях (дискета или компакт-диск).
Требования к оформлению работ
Все результаты научно-исследовательских разработок должны быть оформлены в
соответствии с приложением 3 (Научно-организационный отчет) и приложением 4
(Научный отчет).
7. Состав участников
Руководитель проекта:
 Козырев О.Р.
Исполнители старше 30 лет (из числа сотрудников ГУ-ВШЭ, работающих на полную
ставку):
 Калягин В.А.
 Бабкин Э.А.
Исполнители моложе 30 лет (из числа сотрудников ГУ-ВШЭ, работающих на полную
ставку):
 Шутов А.А.
в том числе:
- аспиранты
- студенты
 Козырев О.О.
 Зуева А.А.
8. Ожидаемые результаты работ и предполагаемое использование результатов работ
Результатом работ будут являться законченные научные исследования в форме
математических и информационных моделей межкультурного взаимодействия. Основные
результаты и анализ их научной новизны будут представлены в форме научного отчета,
включающего научно-методические и подготовленные на их основе учебно-методические
материалы для нового учебного курса. Доступ к основным программным и
информационным ресурсам, созданным в результате проекта, будет осуществляться через
средства электронного Интренет-портала. Промежуточные и финальные результаты будут
представлены в серии публикаций в научных журналах, в научных монографиях, а также
в разделах учебников и учебных пособий для студентов направления «Прикладная
математика и информатика», «бизнес-информатика» ГУ ВШЭ. На основании
проведенных научных исследований и созданных математических методов
моделирования межкультурной коммуникации будет проведена подготовка необходимого
преподавательского состава для разработки новых учебных курсов.
Руководитель работ,
профессор _____________________ (Козырев О.Р.)
подпись