Задачи и инструменты интеллектуального
реклама
1 Х ? ? Задачи и инструменты ? интеллектуального управления ? ? развитием систем Ю.Л.Шередеко 2 Содержание ? ? Цель управления развитием Три типа задач управления Новый принцип оптимальности Концепция управления развитием систем Интеллектуальная система Интеллектуальное управление Информационная технология управления развитием Морфологический подход в управлении развитием Процедура разработки стратегии развития Система морфологического творческого инструментария Процесс поиска новых технических решений Инструмент интеллектуального управления развитием 3 ? ? Где необходимо управление развитием? Управление - предмет кибернетики, и, несмотря на их выдающиеся достижения в теории автоматического регулирования, в создании управляющих машин, и др., исследование управления в процессе развития систем находятся на самой начальной стадии, отсутствуют даже определения понятий и продуктивные постановки задач управления развитием государства, экономики, отрасли, предприятия, общества, морали, образования, личности, здоровья, экологии, технических систем и др. Актуальность создания эффективных средств решения подобных задач так очевидна, что ее невозможно переоценить, однако, до сих пор не было даже намёка на создание кибернетики развития. 08.05.2016 4 ? ? Сложности развития кибернетики В управлении системами со сложным поведением нет не только моделей и общей методологии, нет даже ясного представления об идеале управления. Призыв к исследованию этого предмета кибернетикой второго порядка за 4 десятилетия так и не получил широкой поддержки и признания, как и сама кибернетика кибернетики (Von Foerster, von Glaserfeld, Maturana, Varela, Umpleby). Об управлении развитием систем пока не было даже речи. 5 ? Зачем управлять развитием? ? Под развитием часто понимают количественный рост численности или показателей отнесённый к затратам времени или других ресурсов. Однако такие знания post factum мало полезны для управления развитием. Системы являются адаптивными объектами (Г.П. Мельников), а развитие повышает потенциал адаптации, поэтому усложнение ее структуры следует считать развитием только в случае повышения адекватности ее реакций в более широком спектре изменений условий - принцип максимума информации (В.М. Петров, Г.А. Голицын). Первым в середине 19-го века логистическую кривую для описания динамики роста популяций предложил Пьер Ферхюльст. Известны разные S-кривые (логонормальная, Перла, Пуассона, Коши-Лоренца, Гомперца и др). 6 ? Цель управления развитием ? Обычно история изменений структуры системы оказывается случайной последовательностью постепенных её трансформаций для адаптации к условиям, которые хаотично спонтанно менялись. В процессе такого неуправляемого хаотического трансформационного «развития» кризисы не случайны, а закономерны, даже неизбежны, что ведет к огромным нерациональным потерям финансовых, человеческих и природных ресурсов1. Так следует ли считать такую случайную хаотичную последовательность изменений системы её развитием? Необходимо управление развитием систем как целостным процессом, которое бы обеспечивало его поступательность, эффективность, безкризисноть репрерывность и устойчивость2. Устойчивость развития систем - сохранение динамики и перспектив их развития при любом изменении условий. Цель интеллектуального управления развитием систем - наилучшая их адаптация к любым возможным изменениям среды/ситуации в будущем3. 1Шередеко Ю.Л. Морфологический подход к планированию стратегии развития технических систем // Матеріали IX міжнародної. науково-технічн. конф. "Системний аналіз та інформаційні технологіїи" 15 – 19 травня 2007 р.: Київ, 2007, С. 87. (http://sait.org.ua/Members/semant/sait-2006/report.2007-0209.3246491213/at_download/th_file 2Шередеко Ю.Л., Скурихин В.И., Корчинская З.А. Концептуальные основы управления развитием целеустремленных систем // УСИМ.- 2010. - №1. – С.3-18,23 3Шередеко Ю.Л. Интеллектуальное управление развитием целеустремленных систем. // Системным анализ и информационные технологии: Материалы XII Международной научно-технической конференции (25-29 мая 2010 г., Киев). — К.: УНК ИПСА НТУУ «КПИ» 2009. – С. 180. Управление в рамках целеустремленной системы ? ? Различные ЦНС (состояния ЦУС) Три класса задач управления: Идеал Управляемый процесс 1- управление процессом Цикл управления Цель 3 2- управление изменением процесса 3- управление развитием ЦУС 7 Управляемый процесс Цикл управления Цель 2 Управляемый процесс средства управления вход (сырье) Цикл управления Технологический процесс условия среды выход (продукт) Цель 1 Процесс целеполагания Достигнутое состояние Наличные ресурсы 8 ТРИ ТИПА ЗАДАЧ УПРАВЛЕНИЯ ? ? Первый - характерный на этапах стационарных внешних условиях, когда есть четкая цель: достижение определенного результата в заданных условиях (ресурсы, срок, внешние ограничения). Ставятся задачи классической теории автоматического регулирования, оптимизации, в том числе и многокритериальной. Второй - характерный на этапах переходов к новой структуре системы в изменившихся условиях (заключается в управлении этим переходом). Ситуация более неопределенная, нужно целеполагание. Управление включает в себя полный цикл принятия решений, а задачи трансформации системы часто оказываются проблемными и требуют для своего решения применения специального творческого инструментария. Третий - управление развитием системы, как целостным процессом, обеспечения его поступательности, эффективности, безкризисноти, непрерывности и устойчивости1. Понятно, что эти задачи на порядок сложнее, и для своего решения требуют стратегического многовариантного прогноза возможных изменений условий (среды) и построения соответствующей многовариантной стратегии развития системы, т.е. требуют интеллекта. 1Шередеко Ю.Л., Скурихин В.И., Корчинская З.А. Концептуальные основы управления развитием целеустремленных целеустремленных систем // УСИМ.- 2010. - №1. – С.3-18,23 9 ? ? ТРИ ТИПА ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ чёткая цель – управление Задана стабилизация процессом системы Управление основанное на знаниях и интерполяции Редукция разнообразия возможных состояний Новая цель – Управление – Редукция управление трансформация самообучение с разнообразия изменением системы, оптимальная прогнозомвозможных процесса в данных условиях экстраполяцией изменений Построение Редукция Управление – управление многовариантной ограничений и познание с стратегии взращивание развитием многовариантным устойчивого разнообразия системы прогнозированием развития системы возможностей Два последних процесса управления требуют новых технических решений ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ? ? Техническое решение – корректное, полное и неизбыточное описание искомой технической системы (ТС), искусственной системы утилитарного предназначения. Поиск нового технического решения (ПНТР) – решение задачи на нахождение (термин Д. Пойа), т.е. процесс получения (конструирования или выбора) описания объекта (системы), отвечающего заданному набору требований. 11 ВОЗНИКНОВЕНИЕ ? ПОТРЕБНОСТИ В ИННОВАЦИИ ? 1-регулирование Операция 2-оперативное Цель Средства 1ТП управление операции операции Цель 3-проектирование достижима 4-ТВОРЧЕСТВО Технологический да процесс (ТП) нет 2 Цель ТП Потребность Средства ТП в инновации Известные средства совершенствования ТП 3 нет Проблемная ситуация Цель достижима нет Цель достижима 4 да да Цель совершенствования ТП Цель поиска нового технического решения (ПНТР) СОДЕРЖАНИЕ ЗАДАЧИ ? ПОИСКА РЕШЕНИЙ ? Содержанием всех стадий ПНТР являются процессы поэтапного выявления, структурирования и сужения поля поисков (выбора вариантов) новых ТР. Поле поисков (Р) новых ТР будем понимать как следующую конструкцию: P = (M; R; V), где: M – множество альтернатив (или алгоритм его задания), R – множество свойств и отношений (связей), заданных на элементах множества альтернатив, V – множество оценок, заданных на элементах множества альтернатив (или алгоритм оценивания), т.е. система предпочтений. Построение поля поисков (определение всех его составляющих) является процессом постановки формально определенной задачи принятия решений (без определения любой оставляющей задача не поставлена). Процесс решения этой задачи – сужение поля поисков до одного или нескольких вариантов искомого ТР. Cведение выбора варианта ТР к формальноопределенной задаче является единственной возможностью автоматизировать этот процесс. 13 СХЕМА ПОИСКА НОВОГО ? ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ ? Целеполагание Потребность в инновации Класс ТС Постановка задачи ПНТР Область допустимых значений ti задача ПНТР Процесс решения задачи ПНТР Одно из возможных искомых решений задачи ПНТР Образ новой (искомой) ТС Пространство параметров класса ТС Пространство требований Т Отображение R Пространство "внутренних" параметров ТС ? ? Сложность управления развитием систем 14 Сложность управления в задач управления развитием систем обусловлена совокупным действием следующих факторов: - Динамическая, трудно предвидеть изменение ситуации, - Большая инерционность управляемой системы требует глубокого планирования управленческих действий; - Большое количество контрагентов со сложным поведением, возможные действия которых необходимо учитывать; - Влияние истории развития: решения должны неочевидные отдаленные (стратегические) последствия (ограничивают возможности дальнейших действий, влияющих на действия контрагентов); - Необратимость и неслучайность изменений среды и системы; - Ограниченное поле "маневра"; - Ограничение во времени на принятие решений . 15 ? ? Сложность управления развитием систем В целом это приводит к тому, что структура предпочтений такой многокритериальной задачи управления существенно изменяется во времени (несущественные критерии могут стать определяющими в новых условиях, а самое важное обесцениться), к тому же она, как правило, не имеет свойства аддитивности и, даже, транзитивности, поэтому последовательность оптимальных локальных решений не гарантирует приближения к глобальному оптимуму. Кроме того, цель управления развитием не может быть задана в виде желаемого терминального состояния системы, поскольку такое состояние означает прекращение развития, следовательно крах системы, ее смерть при изменении условий, поэтому таких состояний в процессе управления развитием систем надо избегать. 16 ? ? Позиционные игры (дерево решений) Марковские процессы Долгосрочные прогнозы Принцип оптимальности Беллмана Парадигма редукции многообразия Эшби Последовательное принятие решений Последовательный выбор наилучшего маршрута на конечном множестве состояний Случайный процесс, эволюция которого зависит от «прошлого» только через «настоящее» Поисковое (генетическое) и нормативно-целевое прогнозирование пороговых величин, ориентиров развития Решения должны составлять оптимальный по отношению к состоянию, полученному в результате первого решения, курс Сложность управления должна соответствовать сложности (многообразию) системы Лучший маршрут при неограниченном развитии не прогнозируется, можно определить только худшие Развитие - неслучайный (детерминированный) процесс с памятью Горизонт прогноза ограничен бифуркациями и конусом прогноза противоречием между точностью и достоверностью Изменение структуры предпочтений в процессе развития, отсутствие определенной цели как терминального состояния Управление развитием, в отличие от терминального управления, не требует полной однозначности. ? ? Условия управления развитием систем 17 Необходима множественность управления, которая заключается в таком преобразовании множества возможных состояний, в результате которого вероятности нежелательных состояний управляемой системы уменьшаются, а вероятности желаемых увеличиваются, что и обеспечивает понижение энтропии. Нужен переход от парадигмы полной редукции многообразия (У.Р.Ешби) в терминальном управлении, к новой плюралистической парадигме сохранения лучших возможностей и избегания тупиков в процессе управления неограниченным развитием системы. Необходимо сформулировать новый принцип оптимальности для задач управления развитием систем. 18 Матрица принятия решений ? ? Функция Оценки qi по kj K выбора k1*vk k2*vk … kj*vkj … km*vkm F(f(qi)) r1 q11 q12 … q1j … q1m f(q1) r2 q21 q22 … q2j … q2m f(q2) … … … … … … … … rі qі1 qі2 … qij … qim f(qi) … … … … … … … … rn qn1 qn2 … qnj … qnm f(qn) де kj – критерии/эксперты/условия, а vkj – вес/доверие/вероятность (соответственно) Варианты решений ri R Шередеко Ю.Л. Морфологический инструментарий творчества в системах поддержки принятия решений. // Системи підтримки прийняття рішень. Теорія і практика. Зб. доп. наук.-практ. конф. з міжнар. участю. – Київ; ІПММС НАНУ, 2006, С. 173-176. (http://conf.atsukr.org.ua/files/conf_dir_4/sheredeko_sppr06.pdf) 19 ? ? Концепция управления развитием систем Принятие стратегических решений по развитию системы в каждый момент времени должно основываться не только на актуальных в данный момент локальных условиях приспособления к ситуации, но и учитывать все возможные сценарии развития событий в будущем и минимально ограничивать достижимость целей при любом из них. Это позволяет сформулировать новый принцип оптимальности: Задача управления развитием систем представляет собой последовательный выбор решений, которые в наименьшей степени ограничивают достижимость наиболее высокой поверхности равноценных целей при любом возможном сценарии развития ситуации (даже без какой-либо априорной информации о вероятности этих сценариев). Шередеко Ю.Л. Стратегическое управление инновационным развитием продукции // Системным анализ и информационные технологии: Материалы XI Международной научно-технической конференции (26-30 мая 2009г., Киев). — К.: УНК ИПСА НТУУ «КПИ» 2009. – С. 243 20 ? ? Поверхность безразличия (равноценности) Через всякую точку х в n-мерном пространстве последствий проходит поверхность безразличия, включающая все точки, одинаковые по предпочтительности с х. Эти поверхности безразличия будут кривыми при n=2. По мнению лица, принимающего решение, всякие две точки х(1) и х(2) сравнимы в том смысле, что имеет место одна и только одна из Если принимающему решение все следующих возможностей: равно, достигнет он х' или же х", то а) х(1) и х(2) безразличны или, что то же это выражается в том, что обе точки самое, одинаковы по предпочтительности; х' и х", лежат на одной и той же б) х(1) предпочтительнее, чем и х(2); кривой безразличия (равноценности). в) х(1) менее предпочтительна, чем х(2). Если же точка х'" предпочтительнее, чем х' (по мнению принимающего решение), то х'" расположена на более высокой (предпочтительной) кривой безразличия Кини Р. Л., Райфа X. Принятие решений при многих критериях: Предпочтения и замещения. — М.: Радио и связь, 1981. — 560 с. 21 ? ? Ваши вопросы по этой части? Интеллектуальное управление 22 ? Критика “неестественного” интеллекта ? Интеллектуальными считаются только те задачи, для которых не создано алгоритмов (Ж.-Л.Лорьер), - то есть интеллектуальных алгоритмов не может быть. «Сказать, что не существует алгоритма, это значит сказать, по сути дела, только то, что нужно сделать выбор между многими вариантами в условиях неопределенности, и этот недетерминизм, который носит фундаментальный характер, эта свобода действия являются существенной составляющей интеллекта» В английском словосочетании artificial intelligence слово intelligence означает «умение рассуждать разумно», а вовсе не «интеллект», для которого есть английский аналог intellect. Искусственный интеллект моделирует лишь отдельные проявления интеллекта естественного, а не интеллект как систему, следовательно не существует искусственных интеллектуальных систем. Средства интеллектуализации копируют способность естественного интеллекта ошибаться, получать приблизительные, неточные, необоснованные решения, и маскируют от ЛПР существенные стороны процесса принятия решений, поэтому делают его заложником непонятного навязанного выбора. Шередеко Ю.Л. Проблемы интеллектуализации систем поддержки принятия решений. // Системи підтримки прийняття рішень. Теорія і практика. Зб. доп. наук.-практ. конф. з міжнар. участю. – Київ; ІПММС НАНУ, 2010, С. 10-13. (http://conf.atsukr.org.ua/files/conf_dir_9/sheredeko_sppr10.pdf) К определению естественного интеллекта ? 23 ? Интеллект - одно из самых неопределенных понятий современной науки. Несмотря на то, что искусственный интеллект сейчас встраивают даже в самые простые бытовые приборы, это не прибавило четкого понимания что такое интеллект или интеллектуальная система, или в чем специфика задачи интеллектуального управления. Определение интеллекта через набор атрибутов ведет к его деонтологизации (М.О.Холодная) - к потере как целостного предмета познания, и единого неделимого феномена. Эволюционное предназначение интеллекта - выработка наиболее эффективной стратегии поведения, именно она может дать существенные преимущества в эволюционной борьбе за выживание. Шередеко Ю. Л. Основы системного подхода к интеллектуализации систем поддержки принятия решений // Системи підтримки прийняття рішень. Теорія і практика. Зб. доп. наук.-практ. конф. з міжнар. участю. – Київ; ІПММС НАНУ, 2011. - С. 22-25. (http://conf.atsukr.org.ua/files/conf_dir_19/sheredeko_sppr2011.pdf). 24 ? ? Интеллектуальная система Интеллектуальность поведения определяется глубиной, гибкостью и многовариантностью его стратегии. Таким образом, суть, и основная функция интеллекта, как системы заключается в выработке и реализация эффективной стратегии поведения. То есть любая система, предназначенная для выработки и реализации эффективной стратегии поведения, и только такая система является интеллектуальной. Действительно интеллектуальной есть только та система, которая способна управлять развитием в режиме итераций цикла интеллектуального поведения, содержащим этапы ориентирования в проблемной ситуации, определения ее существенных характеристик, закономерностей развития и многовариантного прогнозирования возможных изменений, определения стратегической цели, исследования возможных путей ее достижения, выработки стратегического плана и управляемой реализации выбранной стратегии поведения Шередеко Ю.Л. Суть, назначение и функции интеллектуальных систем поддержки коллективного творчества и принятия решений. // Системи підтримки прийняття рішень. Теорія і практика. Зб. доп. наук.-практ. конф. з міжнар. участю. – Київ; ІПММС НАНУ, 2012. - С. 27-30. (http://conf.atsukr.org.ua/files/conf_dir_20/sheredeko_sppr2012.pdf). 25 Интеллектуальное управление ? ? Поскольку весь цикл интеллектуального поведения реализуется лишь в задачах управления развитием, то очевидно, что к задачам интеллектуального управления можно отнести только задачи управления развитием системы (третий тип задач управления). Решением сформулированной выше задачи управления развитием систем является наиболее рациональная стратегия, поэтому именно эта и только эта задача является задачей интеллектуального управления, а многовариантность прогнозирования и планирования оказывается неотъемлемым свойством стратегического управления и интеллекта. Шередеко Ю.Л. Задача интеллектуального управления развитием систем. // Вычислительный интеллект (результаты, проблемы, перспективы): Материалы 2-й Международной научно-технической конференции (14-17 мая 2013 г., Черкассы). – Черкассы: Маклаут, 2013, С. 80-82. (http://www.artint.com.ua/Conference/ci13/CI-2013_1.14.04.pdf) Шередеко Ю. Л. Концепция и инструменты распределенной системы поддержки принятия решений в интеллектуальном управлении развитием систем. // Системи підтримки прийняття рішень. Теорія і практика. Зб. доп. наук.-практ. конф. з міжнар. участю. – Київ; ІПММС НАНУ, 2013, С. 5-8. (http://conf.atsukr.org.ua/files/conf_dir_23/Sheredeko_sppr2013.pdf) 26 ? ? Преимущества коллективного интеллекта Ключевыми свойствами стратегии является ее глубина, гибкость и многовариантность, что легче обеспечить при коллективной выработке и реализации стратегии. Поскольку этот процесс коллективного взаимодействия сочетает в себе элементы творчества и принятия решений, то для его эффективной реализации необходима интеллектуальная система поддержки коллективного творчества и принятия решений. Особенностью принятия решений при коллективном творчестве и выработке стратегии является требование отсутствия конфронтации: решение должно приниматься не голосованием (где большинством побеждает одно из решений), и не компромиссом (где в результате взаимных уступок принимается модифицированное промежуточное решение), а консенсусом, то есть требуется полное согласие всех ЛПР с принятым решением. При построении многовариантной стратегии именно учет наименее очевидных вариантов, последствий, мыслей «еретиков» является жизненно необходимым. Шередеко Ю.Л. Суть, назначение и функции интеллектуальных систем поддержки коллективного творчества и принятия решений. // Системи підтримки прийняття рішень. Теорія і практика. Зб. доп. наук.-практ. конф. з міжнар. участю. – Київ; ІПММС НАНУ, 2012. - С. 27-30. (http://conf.atsukr.org.ua/files/conf_dir_20/sheredeko_sppr2012.pdf). 27 ? ? Условия достижения консенсуса Достижение консенсуса (полного согласия всех ЛПР) возможно только благодаря детализации 1) процесса принятия решений и/или 2) самого решения. Первое предполагает последовательное достижение согласия на всех этапах процесса принятия решений: выбор цели, определение множества критериев и множества альтернатив, оценка альтернатив, выбор целевой (оценочной) функции. Второе означает, что альтернативы (варианты решений) тоже должны быть описаны более подробно, именно это дает значительно большее пространство для уточнения и согласования позиций. Нужна другая культура мышления, основанная на технологии анализа проблемной ситуации, постановки и решения проблемных задач (технологии творчества). 28 Информационная технология ? управления развитием ? В состав целеустемленных систем всегда входит субъект, осуществляющий целеполагание, как основное управляющее звено контура управления. Поэтому информационная технология управления развитием может быть реализована только как интеллектуальная система поддержки поиска и принятия решений на всех стадиях цикла интеллектуального поведения. Особое внимание при создании таких систем должно уделяться средствам поддержки этапа целеполагания, поскольку именно на этом этапе определяется направление и ход развития системы. ? ПОИСК РЕШЕНИЙ ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС ? Процессы, реализуемые на разных стадиях ПНТР относятся к когнитивным и креативным информационным процессам (ИП) (полная классификация простых ИП получена автором на основании модели семантического пространства субъекта). Достаточно очевидным является соответствие структур поля поисков (P = (M; R; V), где: M – 4 8 множество альтернатив, R – множество свойств и отношений, V – множество оценок), и семантического пространства 2 3 1 7 5 6 субъекта. Из этого следует: 1) построение поля поисков невозможно без участия субъекта; 2) для определения разных структурных составляющих поля поисков необходимы средства реализации разных ИП; 3) процесс ПНТР должен опираться на инструментарий творчества, который охватывает весь цикл интеллектуального поведения. Шередеко Ю.Л. Классификация информационных процессов. Когнитивные процессы. // Управляющие системы и машины, 1998 г., № 1, с. 5-17. (http://metodolog.ru/00432/00432.html, http://www.iis.nsk.su/solver/sheredek.html, http://crocodile.iis.nsk.su/~sokolov/triz/Sheredek.doc ) 30 ? ? Ваши вопросы по этой части? ИНСТРУМЕНТАРИЙ ? ? ИНСТРУМЕНТАРИЙ ТВОРЧЕСТВА - специальные средства воздействия на "систему творчества", стимулирующие ее продуктивность ИНСТРУМЕНТАРИЙ ТВОРЧЕСТВА Основной Вспомогательный эвристический: воздействия на объект психоэвристический: воздействия на субъект морфологические приемы, методы, эвристические алгоритмы и программы трансформационные приемы, методы, эвристические алгоритмы и программы 31 32 Определения ? ? Трансформационный (< лат. transformate преобразовывать, превращать, изменять свойства, форму, вид чего-либо>, или метаморфический <греч. metamorphosis - превращение, полная совершенная перемена>) механизм состоит в получении искомого решения задачи путем преобразования его прообраза: прототипа или модели искомого. Морфологический (< греч. morph – вид, форма, структура и logoc – понятие, отношение, мысль, учение>) механизм состоит в построении множества всех возможных альтернатив решений данной (и аналогичных) задач, т.е. морфологического множества решений и выбора из этого ММ искомого решения (одного или ряда решений, соответствующего условиям проблемной задачи. 33 ? ? Трансформация и планирование развития Подходы к планированию развития ТС, основанные на идеологии трансформации (от функционально-стоимостного анализа до эволюционного синтеза) имеют общий принципиальный недостаток – отсутствие «полноты картины», так как ограничивают возможности поиска альтернатив исходным прототипом, который и является причиной проблем. В рамках трансформационного подхода альтернативы (и даже и критерии) определяются в ходе итераций поиска, поэтому нет, и не может быть гарантии получения искомого решения, не имеет смысла постановка вопроса об оптимальности найденного решения, не могут применяться средства поддержки принятия решений, а не может иметь содержательной постановки и задача планирования оптимальной стратегии развития систем, следовательно, не может быть обеспечена устойчивость их развития. 35 ? Морфологический подход и принятие решений ? Процесс поиска новых технических решений реализуется как многостадийный процесс принятия решений, в ходе которого постепенно, от стадии к стадии устраняется неопределенность описания искомой ТС. Он детально оснащен и хорошо управляем: каждая стадия реализуется с помощью специальной процедуры, содержащей детальные пошаговые инструкции по построению и применению совокупности инвариантных моделей, правила проверки их корректности и перехода к следующему этапу, что гарантирует полноту и корректность множества альтернатив, т.е. то, что это множество содержит все возможные (мыслимые) варианты искомого решения. Одрин В.М. Морфологические методы решения проблемных задач как раздел технологии научного и технического творчества. I-V // УСиМ, 1997. - № 4/5. - С. 48-58; 1998, № 2. - С.16-34; 1998, № 4. - С. 21-31; 1999, № 1 - С. 65-78; 2003. - № 5. - С. 5-17. 36 ? ? Морфологический подход в управлении развитием Цель интеллектуального управления развитием систем лучшая их адаптация к любым возможным изменениям среды и ситуации в будущем. Итак, постановка задач должна содержать многовариантное прогнозирование и опираться на соответствующие инструменты. Методология интеллектуального управления развитием систем может базироваться только на морфологическом подходе, который обеспечивает необходимую многовариантность выбора сценариев развития. Еще в 1984 г. В.М.Одриным была опубликована идея морфологического прогнозирования, как оценки «мыслимых ТС с точки зрения их пригодности для потенциальных потребителей в функциональной среде будущего и их потенциальной реализуемости с технологической, экономической и экологической точек зрения». 37 ? ? Процедура разработки стратегии развития Таким образом, разработка стратегии развития систем на базе морфологического подхода (и инструментария) выполняется в виде следующей последовательности этапов: 1) построение пространства целей и его структурирование (разбивка на подклассы равноценных целей и ранжирования этих подклассов); 2) выявление существенных связей параметров цели, среды и параметров управления; 3) структурирование возможных ситуаций по достижимым целям; 4) выбор подмножества решений по минимальными ограничениями по достижимым целям при любых ситуациях и сценариях развития событий, гарантирует устойчивое развитие системы; 5) построение стратегического (многовариантного) плана развития системы. 39 ? ? ПРОЦЕСС ВНЕСЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕННОСТИ Процесс ПНТР можно представить как специфический ИП, в ходе которого осуществляется постепенное (от стадии к стадии) устранение неопределенности элементов описания искомой ТС: в начале ПНТР необходимо определить (т.е. выявить альтернативы и выбрать из них одну или несколько) цель деятельности, пути и средства ее достижения, далее, определить соответствующие задачи и, наконец, найти приемлемые их решения. Принцип, положенный в основу создания СМИТ, - реализация технологического процесса поэтапного внесения определенности (выявление, структурирование и сужение поля поисков) на каждой стадии ПНТР. Шередеко Ю.Л. Морфологический инструментарий творчества в задачах стратегического управления развитием систем. // Системи підтримки прийняття рішень. Теорія і практика. Зб. доп. наук.-практ. конф. з міжнар. участю. – Київ; ІПММС НАНУ, 2009, С. 169-172. (http://conf.atsukr.org.ua/files/conf_dir_8/sheredeko_sppr09.pdf). ? ПРОЦЕСС ПОИСКА НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ 40 ? Морфологический синтез Техническое решение Значения параметров Морфологический анализ Функциональные зависимости Корректное формулирование проблемных задач Системный анализ проблемной ситуации Система параметров Значения требований Система требований Объект (ТС) Объект (ТС) Система требований Значения требований Система параметров Функциональные зависимости Значения параметров Формально не определенная задача Проблемная задача Задача не поставлена Задача не выявлена Проблемная ситуация Тривиальная задача неопределенность Система морфологического инструментария творчества 41 СТРУКТУРА ЦЕЛИ ? Цель ? Структура цели существующей системы может быть представлена в виде дерева цели, где подчиненные цели являются средствами достижения главной и связаны с ней отношением необходимости. - "И" (суммирование) При постановке новой цели действует отношение достаточности, а не необходимости, причем, в общем случае, у главной цели существует несколько минимальных достаточных подмножеств подчиненных целей. - "ИЛИ" (выбор) Цель 42 ВЫБОР ОБЪЕКТА ? ? Именно на этой стадии принимаются самые ответственные стратегические решения, от которых в наибольшей степени зависит эффективность создаваемой ТС. Существует множество методов подобного назначения (например, АРИЗ), где множество всех альтернатив не строится в явном виде. Процедура системного анализа проблемных ситуаций позволяет проконтролировать полноту множества альтернатив. Строятся модели процесса, жизненных циклов средств его реализации, объекта преобразования, сырья и продукта с указанием на всех этапах связей со средой и инфраструктурой для выявления всего поля возможных противоречий проблемной ситуации Шередеко Ю.Л., Одрин В.М. Системный анализ проблемных ситуаций. // Системный анализ в проектировании и управлении: Труды междунар. науч.-практ. конф. 20-22 июня 2001 года. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001, c. 360-362 Oдрин В.M., Шередеко Ю.Л. Система морфологического творческого инструментария как эффективное средство творческого поиска в проектировании. // Там же, c. 362-365. 43 ? ? ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИСТЕМЫ ТРЕБОВАНИЙ На этой стадии определяется пространство качеств, в котором должно быть описано искомое ТР при постановке задачи его поиска. Если создаваемая ТС не является абсолютно уникальной, т.е. первым представителем класса систем данного назначения, то задача определения системы требований к этой ТС уже решена у ТС аналогов (в стандартах ОТТ, в ТУ, в ТЗ). Методов решения задачи этой стадии ПНТР ранее не было создано. Определение корректного, полного и неизбыточного набора критериев, должно опираться на системный анализ проблемной ситуации, а разработка соответствующей процедуры, - одно из необходимых условий комплексной автоматизации процесса ПНТР. 44 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСТИМЫХ ? ЗНАЧЕНИЯ ТРЕБОВАНИЙ ? Задача данной стадии – получить описание искомого ТР в пространстве требований. Суть задачи состоит в достижении компромисса соотношения устанавливаемых значений различных требований (предмет теории ценности). Для многих систем значения требований определены в совокупности стандартов и/или нормативно-технической документации (заданы виде ограничений). Существует ряд методик, например, методика расчета “Карты уровня” в ЕСКД. различные методики маркетинговых исследований, в т.ч. прямой анкетный опрос потребителей. В случае отсутствия аналогов для решения данной задачи могут быть применены лишь эвристические приемы. 45 Постановка задач ? ? Процедура постановки и корректной формулировки задач в наборе исходных требований выявляет и ставит проблемные задачи (лучше, если этот набор - система). Она подробно изложена в монографии В.М.Одрина и базируется на использовании такого инструментария как матрицы взаимодействия, метод отрицания и конструирования (Ф.Цвики), прием усиления - ослабления требований. Применение указанной процедуры в ЗПР целесообразно для введения в матрицу решений дополнительной информации о допустимых значениях критериев . Для получения оценок вариантов по некоторым критериям и для, получения дополнительной информации о соотношении важности критериев в случае свертки векторных оценок в скалярные разработан эффективный метод определения значимости параметров технических систем. Шередеко Ю.Л. Метод определения значимости параметров технических систем. // УСиМ. - 1999, № 2, с. 311. 46 ? ? ОПРЕДЕЛЕНИЕ МНОЖЕСТВА “ВНУТРЕННИХ” ПРИЗНАКОВ Задача – определение множества “внутренних” признаков (параметров), от которых зависят значения требований. Для ТС, относящихся к хорошо изученным классам, такие множества признаков давно определены, задача данной стадии ПНТР решена. ПНТР предполагает, что искомые ТС, не относятся к хорошо изученным классам систем, в чем, собственно, и заключается новизна искомого ТР. Для нахождения полного и неизбыточного множества существенных признаков искомых ТС целесообразно применять процедуру морфологического анализа. Одрин В.М., Шередеко Ю.Л. Морфологические методы решения проблемных задач как раздел технологии научного и технического творчества. IV. Получение структурированного набора классификационных признаков // УСиМ. - 1999, № 1, с. 65 - 78. 47 Морфологический анализ ? ? Процедура морфологического анализа В.М.Одрина переводит описание искомого объекта в пространстве требований в продуктивное, корректныйле и нормативно полное описание множества всех возможных решений в пространстве классификационных признаков. Эта процедура состоит из: - Процедуры многоаспектного системного анализа функции исследуемых (технических и др.) систем, предназначенной для получения функциональной структуры, инвариантной структуре любой системы исследуемого класса и - Процедуры собственно морфологического классифицирования, предназначенной для нахождения существенных классификационных признаков (оснований классификации) исследуемых функциональных систем (ФС) и построения производительной многоаспектной классификации известных и мыслимых систем в n-мерном пространстве признаков. Применение процедуры морфологического анализа гарантирует получение продуктивной (содержит все возможные), корректной и нормативно полного множества альтернатив (вариантов решения), существенно повышает обоснованность выбора и способствует большему доверию к принимаемым решениям. Одрин В. М. Метод морфологического анализа технических систем. — М.: Изд. ВНИИПИ, 1989. — 314 с. 48 Морфологический анализ ? ? Система моделей Жизненный цикл исследуемых систем Дефиниция системовыделяющей функции Структура системовыделяющей функции Обобщенная функциональная система ОФС-среда Множество функциональнозначимых отношений Множество потенциальных признаков Множество существенных признаков Морфологическая таблица 49 ? ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТЕЙ ? Задача – определение зависимостей значений требований от значений признаков. Наличие таких зависимостей делает задачу выбора варианта ТР формально определенной, если по выбранным значениям признаков можно однозначно определить достигнуты ли искомые значения всех требований. Для ТС, относящихся к хорошо изученным классам, искомые зависимости существуют в виде совокупности верифицированных математических моделей, но в процессе развития системы и их среда могужет выходить за рамки известных моделей, что обусловливает необходимость познания и поиска новых решений в управлении развитием. Для определения зависимостей могут применяться различные подходы, в зависимости от объема достоверной исходной информации, т.е. от того, насколько искомая ТС нова или близка к хорошо исследованным аналогам. 50 ВОЗМОЖНЫЕ ПОДХОДЫ В ? ОПРЕДЕЛЕНИИ ЗАВИСИМОСТЕЙ ? Случаи Аналоги искомой ТС достаточно близки Подходы использование готовых моделей провести экспериментальные исследования Области определения известных моделей не воспользоваться существующими совпадают моделями как гипотетическими (без верификации) провести экспериментальные исследования задать гипотетические Аналоги не имеют зависимости провести верифицированных вычислительный эксперимент моделей по аналогам “восстановить” зависимости методами распознавания образов Нет прямых аналогов модель предпочтений эксперта 51 ? ? Морфологический синтез технического решения Задачей последней стадии процесса ПНТР является морфологический синтез искомого ТР, т.е. собственно его выбор или “конструирование”, опираясь на модели, полученные на предыдущей стадии. Не всегда очевидно какое решение считать искомым: для которого выполнены все требования или минимальный риск, максимум правдоподобия или максимальная интегральная оценка. Во многих случаях подобными вопросами не задаются, и ответ считают очевидным или даже единственно возможным, что может служить источником досадных ошибок. 52 ЗАДАЧИ ВЫБОРА ТР ? ? Сложность задачи выбора новых ТР зависит от количества и формы исходной информации. Модели - аналитические задача может быть зависимости формально разрешимой Модели неаналитические в общем случае такие (графические, табличные) задачи относятся к классу NP-полных Модель предметной области заменена моделью системы предпочтений эксперта Необходимо найти и упорядочить все экстремумы 53 Инструмент интеллектуального ? управления развитием ? Система морфологического инструментария творчества охватывает весь жизненный цикл проблемных задач, реализуя его как многостадийный процесс принятия решений и является основой решения задач интеллектуального управления развитием систем: во-первых, решает задачи, для которых наиболее необходимы интеллектуальные СППР, во-вторых, реализует оба пути детализации (и процесса, и самого решения) для достижения консенсуса, а в-третьих, идеально подходит для коллективного творчества и ПР. Поскольку суть , назначение и функции СМИТ полностью совпадают с таковыми в интеллектуальных систем поддержки коллективного творчества и принятия решений, то именно СМИТ является наилучшей основой для их создания, независимо от сферы применения и того, будут реализованы они в рамках ситуационных центров или будут направлены на распределенный принятия решений на базе Web. Применение СМИТ для коллективного поиска решений в задачах интеллектуального управления развитием способствовать формированию новой культуры творческого мышления и перехода к прогнозируемой В.М.Одриним стадии творчески ориентированного общества 54 Перспективы ? ? Одной из наиболее актуальных задач адаптации СМИТ к использованию в интеллектуальных системах поддержки коллективного творчества и принятия решений является трансляция системы моделей, используемых в ее процедурах , в компьютерную метаонтологию. Это позволит не только автоматически транслировать содержание получаемых моделей в удобную форму компьютерного представления знаний (а возможно и использовать знания, хранящиеся в репозитариях компьютерных онтологий для построения моделей), но и решать ряд вспомогательных задач, скрытых от глаз пользователей (ЛПР). Например, следующие: текущая оценка хода и результатов процесса, выявления противоречивых мнений, фиксация вклада каждого, разграничение прав и ответственности по отношению к общему интеллектуальному продукта, создание игровой ситуации для усиления мотивации поиска, адаптация к пользователю. 55 ? ? Спасибо за внимание! Адрес для контактов semant@i.ua
