Основы эволюционного моделирования

Состояние	Условия перехода из состояния в состояние
	- Безусловный То же	- Нет	Нет -

На основании графа смены состояний и условий перехода разрабатываем алгоритм статистического моделирования процесса, реализуя который на ЭВМ, получаем вероятностные характеристики функционирования схемы. Для случая непосредственного взаимодействия необходимо определить время эффективной работы и ремонта, схемы и функции плотности их распределения и .

Рис. 3. Граф смены состояний.

Далее, перейдем к рассмотрению современных программных систем, позволяющих решать задачи различной степени сложности, в том числе и задачи моделирования поведения и состояния сложных объектов, к которым относится горнодобывающее производство.

5. Экспертные системы

5.1. Назначение и специфика экспертных систем

Считается, что ЭС оформились в качестве самостоятельного научного направления в начале 80-х годов. К этому времени в ИИ наибольшую популярность приобрели роботы, с которыми ассоциировались самые яркие перспективы. Занятия интеллектуальными роботами породили такие термины, как "представление знаний" (фреймы, сценарии и т.п.), "инженерия знаний" - создание общей картины, исходя сразу из нескольких источников знаний (глаза, уши, осязание, запасенная информация, модель мира и т.п.). При моделировании действий робота и общения с роботом на естественном языке Т.Виноградом была впервые продемонстрирована возможность построения компонента объяснения системой своих действий.

Роботы привлекали тем, что они обеспечивали ограниченный канал связи с внешним миром, достаточный, чтобы возникали новые интересные постановки задач (проблема фрейма, конфликтные цели), но не слишком широкий, что позволило воспользоваться уже наработанным в искусственном интеллекте багажом методов, а не начинать все с самого начала.

Однако и здесь подстерегали свои трудности, хотя было разработано несколько типов роботов в США, Великобритании, Японии, а в США был даже утвержден "типовой робот" для проведения научно-исследовательских работ. Тем не менее, возникло много препятствий для дальнейшего развития исследований в этой области.

Основы эволюционного моделирования

Принципы эволюционного моделирования предназначены для построения моделей широкого класса сложных, динамических, слабо детерминированных, открытых (незамкнутых) систем.

Существуют традиционные подходы к моделированию сложных систем, которые реализуют последовательную технологию многоуровневой декомпозиции; усреднения и упрощения, выделения ряда существенных (ключевых, с наибольшим весом…) характеристик и выявления основных законов зависимостей. На их основе и строятся модели для управления, мониторинга, прогнозирования.

Такой подход эффективен только для описания поведения формализованных, жестких, динамически неизменяемых, механистических систем в ограниченном пространстве в ограниченные периоды времени между точками бифуркации. При усложнении систем, их динамическом изменении, увеличении частоты бифуркаций теряется адекватность поведения модели.

Именно попытки создания адекватных моделей социально-экономических систем проявили и обострили проблемы высочайшего динамизма изменений структуры, состава, поведения, состояний их элементов.

Особенности заключаются еще и в том, что наряду с высокой степенью неопознанности законов предметной области, формализованные открытые законы проявляют новые иные свойства, к тому же в системы постоянно вносятся новые, в разной степени исполняемые законы, декларируемые произвольными группами социума.

Короткое время «постоянства» в жизни модели и необходимость воплощения ее в едином пространстве воздействий, взаимодействий и восприятий заставляют по-иному рассматривать технологию и архитектуру ее проектирования.

Изменения в жизни структуры и элементов модели, их описание и эволюция являются метаданными для изучения и формализации.

В отличие от традиционных подходов, при эволюционном моделировании предметной области ставится в соответствии единое описание элементов и их взаимодействий. Это описание поддерживает и отражает историю эволюционных изменений в структуре, составе, алгоритмах поведения, формах представления, состояниях моделируемой предметной области. Изменения модели могут быть продиктованы углублением знаний о данной предметной области.

Моделью предметной области в эволюционном моделировании является единый гиперграф классов.

Эволюционное моделирование формирует новые принципы дальнейшего развития вычислительных средств и средств разработки программного обеспечения, в том числе систем управления базами данных.

Оно совершенствует концепции моделирования, разработанные в общей теории систем, в объектно-ориентированном проектировании и при построении универсального языка моделирования UML.

Использование эволюционного моделирования для реализации, например, бизнес-приложений и систем класса ERP (Enterprise Resources Planning) создает новые технологии эволюционного проектирования единой виртуальной модели управления отдельными предприятиями, транснациональными компаниями, отраслями, регионами, государствами и другими социально-экономическими объединениями.

Единая виртуальная модель управления позволяет увидеть всю архитектуру управления, рассмотреть различные варианты и обоснованность реструктуризации, создать технологию осознанного реинжиниринга, гармонизировать методы централизации и децентрализации управления, минимизировать потоки данных, оптимизировать организационные структуры, повысить эффективность управления ресурсами, сбалансировать цели и методы управления и т.п.

Одним из основных показателей качественно высокой эффективности применения эволюционного моделирования является соотношение функциональности модели, сроков и стоимости ее создания и развития.

Эволюционные модели имеют концептуально новую архитектуру, принципиально по-иному отражают жизнь самой модели, ее эволюцию во времени и пространстве. Они создают единую модель состояний, воздействий, взаимодействий и восприятий.

В эволюционном моделировании можно выделить следующие виды моделирования:

I порядка.Моделирование воздействий, состояний и реакций.

II порядка. Моделирование структур.

III порядка. Эволюционное моделирование.

Моделирование воздействий, состояний и реакций(моделирование данных) – моделирование входных сигналов и выходных сигналов элементов существующей модели. При этом модель в каждую единицу времени отражает состояние с учетом всей совокупности воздействий на нее и результатов взаимодействия элементов.

Моделирование структур (синтез элементов модели) – моделирование состава элементов и топологии их связей из множества имеющихся элементов модели.

Переход от традиционного к эволюционному проектированию систем

Эволюционное моделирование – проектирование модели: создание и изменение элементов модели - классов, их свойств и связей. Проектирование осуществляется с использованием принципов объектно-ориентированного проектирования – наследования, инкапсуляции, полиморфизма.

Эволюционное моделирование снимает проблемы необходимости структурного многоуровневого деления сложных систем на составные части – подсистемы – с целью их раздельного модульного проектирования.

Эволюционное моделирование окончательно устраняет проблемы создания и динамической актуализации внутренних интерфейсов между составными частями – внутренних интерфейсов просто нет.

Эволюционное моделирование для всей сложной модели создает и поддерживает стандарты внешних интерфейсов исполнения и использования, что многократно повышает системность, скорость проектирования, обучаемость и взаимозаменяемость пользователей, прозрачность, простоту и т.п.

Эволюционное моделирование полностью исключает процесс интеграции составных частей сложных систем и появление необъяснимых эффектов от использования комплексных решений.

Применение эволюционного моделирования позволило выявить проблемы в современных подходах экономических наук и концептуальное несовершенство существующих международных стандартов финансовой отчетности IAS и GAAP. Исследование моделей и результатов их использования явно выявили дисбалансы управления:

· общемировыми природными ресурсами;