Модели динамических систем. Инструментальные программные средства для моделирования динамических систем.

Вопрос №5

Динамические модели (модели динамики) отражают функционирование системы - процесс изменения состояний реальной или проектируемой системы. Они показывают различия между состояниями, последовательность смены состояний и развитие событий с течением времени.Примеры. Описание процесса изменения спроса на какой-либо товар под влиянием рекламы, изменение температуры электроплиты при ее включении, описание процесса изменения показателей эффективности за некоторый период времени.

Для моделирования дискретных динамических систем используются различные типы сетей Петри (представляет собой двудольный ориентированный мультиграф, состоящий из вершин двух типов — позиций и переходов, соединённых между собой дугами), графов, нейронные сети (математическая модель, а также её программная или аппаратная реализации, построенная по принципу организации и функционирования биологических нейронных сетей — сетей нервных клеток живого организма) и комбинированные подходы.

Начало исследований такого рода положено работами Грина, Файкса и Нильсона в их работах по так называемым универсальным решателям проблем; соответствующие методы впервые нашли применение в системе STRIPS.

В ряде работ синтез целенаправленного поведения рассматривается как поиск в пространстве состояний либо в пространстве задач, либо в пространстве планов.

В настоящее время имеется обширная библиография по планированию. Здесь важнейшие результаты - теорема МакАлистера и Розенблита о полноте алгоритма частично-упорядоченного планирования. Реализован ряд планировщиков, наиболее известные из которых Prodigy, SNLP, Grafplan, SATPLAN используют поиск в пространстве состояний.

Предпринимались попытки улучшить управление поиском для построения плана, в частности, для неклассических задач планирования - программы NOAN и Nonlin, использующие поиск в пространстве планов. Среди отечественных работ следует указать работы А.Н.Аверкина и Д.А.Поспелова, в которых поиск плана сводился к поиску в пространстве задач, работы В.Л.Стефанюка, который одним из первых исследовал архитектуры динамических интеллектуальных систем.

Несмотря на значительное число работ, теория динамических интеллектуальных систем практически отсутствует. Не изучены условия существования плана достижения цели даже в случае статической среды. А именно – какова должна быть архитектура базы знаний, чтобы существовали планы достижения некоторого фиксированного состояния или некоторого множества состояний или любого состояния? Если же отказаться от условий статичности среды, то возникает задача коррекции плана поведения системы, т.е., по–существу, постановка, близкая к постановкам задач управления. В еще более сложных случаях, когда достижение некоторой цели становится невозможным из-за изменения условий среды или исчерпания какого-либо ресурса, возникают задачи автономного выбора новой цели, формирования плана ее достижения и моделирования соответствующего поведения системы.

С дугой стороны, в задачах моделирования и, тем более, управления возникает ряд особенностей, не позволяющих свести их к задачам планирования.