Аспекты применения динамических интеллектуальных системах

1.

010101
000100
100100
101010
101010
100000
010101
010111
111010
101010
101111
111111
100100
100101
010001
010010
101010
010100
101010
010100
100000
010000
111001
001001
000010
100001
011111
111111
101010
101001
001011
111100
100010
001010
111110
000001
001011
010101
010101
010000
111100
011000
010010
101001
Кафедра №22 «Кибернетика»
НИЯУ МИФИ
0111
www.kaf22.ru
01010100010010010010101010101010000001010101011111101010101010111111111110010010010101000101001010101001010010101001010010000001000010010101010101010111111111010000100101010111101010101010101101010101010100110011010101010100000100101010010
www.mephi.ru
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ: НЕКОТОРЫЕ
АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ В ДИНАМИЧЕСКИХ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ
Авторы:
Рыбина Галина Валентиновна, д.т.н., профессор
Душкин Роман Викторович, ст. преподаватель
Степаньков Владимир Юрьевич, ген. директор ООО «СМАРТ-ТЕХ»
Григорьев Андрей Александрович, аспирант
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», г. Москва

2.

010101
000100
100100
101010
101010
100000
010101
010111
Методологический
111010
101010
•Связан с созданием новых подходов, концепций и методов формализации
101111
и структурирования моделируемых систем, а также совершенствованием
111111
основ системного моделирования
100100
100101
Формально-концептуальный
010001
010010
•Опирается на широкое использование в имитационном моделировании
101010
различных статистических методов, методов оптимизации, методов
010100
принятия решений и инженерии знаний и др.
101010
010100
100000
Интеграционный
010000
111001
•Исследуются вопросы интеграции методов и средств имитационного
001001
моделирования с технологиями экспертных систем, онтологического
000010
инжиниринга, интеллектуального анализа данных и текстов, САПР и др.
100001
011111
111111
Инструментально-технологический
101010
101001
•Базируется на создании специализированных программных средств
001011
автоматизации построения имитационных моделей, с полномасштабным
111100
использованием всех новаций в области информационных технологий и
100010
современного программирования
001010
111110
Прикладной
000001
001011
•Связан с «географией» применения методов и средств имитационного
010101
моделирования в различных сферах государственной, производственной,
010101
коммерческой и др. деятельности
010000
111100
011000
010010
101001
Кафедра №22 «Кибернетика»
НИЯУ МИФИ
0111
www.kaf22.ru
01010100010010010010101010101010000001010101011111101010101010111111111110010010010101000101001010101001010010101001010010000001000010010101010101010111111111010000100101010111101010101010101101010101010100110011010101010100000100101010010
www.mephi.ru
Имитационное моделирование: аспекты проблематики
Аспекты
Архитектуры
динамических
интеллектуальных
систем
Динамические
интегрированные
экспертные системы (ИЭС)
Многоагентные системы
(МАС)

3.

010101
000100
100100
101010
101010
100000
010101
010111
111010
101010
101111
111111
100100
100101
010001
010010
101010
010100
Онтологический
101010
Интеллектуальное
подход к
010100
планирование
управлению
100000
процессов
процессами
010000
построения ИЭС
построения ИЭС
111001
001001
000010
100001
011111
111111
101010
101001
001011
111100
100010
001010
111110
000001
001011
010101
010101
010000
111100
011000
010010
101001
Кафедра №22 «Кибернетика»
НИЯУ МИФИ
0111
www.kaf22.ru
01010100010010010010101010101010000001010101011111101010101010111111111110010010010101000101001010101001010010101001010010000001000010010101010101010111111111010000100101010111101010101010101101010101010100110011010101010100000100101010010
www.mephi.ru
Интеллектуальная программная среда, созданная на базовой функциональной
платформе инструментального комплекса АТ-ТЕХНОЛОГИЯ
Комплекс АТ-ТЕХНОЛОГИЯ
Эксперты в
проблемной области
Модели и
методы
построения
ИЭС (задачноориентированная
методология)
Прикладная
Прикладная
Прикладные
интегрированна
интегрированна
ИЭС
яя
экспертная
экспертная
(программное
система
система
обеспечение)
Статические ИЭС
Динамические
ИЭС
Обучающие
ИЭС
Инженеры по
знаниям, аналитики
знаний
…
Интеллектуальная технология построения
интегрированных экспертных систем (ИЭС)

4.

Концептуальные основы интеллектуальной технологии построения
интегрированных экспертных систем
010101
000100
100100
101010
101010
100000
010101
010111
111010
101010
101111
111111
100100
100101
010001
010010
101010
010100
101010
010100
100000
010000
111001
001001
000010
100001
011111
111111
101010
101001
001011
111100
100010
001010
111110
000001
001011
Множество параметров,
Сценарий
Множество
Множество
Множество связей
010101
Множество
инициализируемых
выполнения,
условий, при
010101
элементов
нескольких типов
специальных
планировщиком при
описанной на
выполнении
010000
модели
между
которых
внутреннем
включении ТПП в план
111100
данных
архитектуры
элементами
возможна
011000
языке описания
разработки текущего
(опционально)
(Миэс)
модели Миэс
реализация ТПП
010010
действий ТПП
прототипа ИЭС.
101001
Кафедра №22 «Кибернетика»
НИЯУ МИФИ
0111
www.kaf22.ru
01010100010010010010101010101010000001010101011111101010101010111111111110010010010101000101001010101001010010101001010010000001000010010101010101010111111111010000100101010111101010101010101101010101010100110011010101010100000100101010010
www.mephi.ru
Модель интеллектуальной программной среды комплекса АТ-ТЕХНОЛОГИЯ
Интеллектуальный
планировщик
Множество типовых
проектных процедур
(ТПП)
Прикладная онтология
типовых архитектур
ИЭС
Множество
информационных и
операционных
повторно-используемых
компонентов (ПИК)
Технологическая база знаний
Базовая модель ТПП
C
L
Базовая модель онтологии типовых архитектур
T
Vom
Uom
PDom

5.

010101
000100
100100
101010
101010
100000
010101
010111
111010
101010
101111
111111
100100
ПИК «Темпоральный решатель»
100101
Текущий этап ЖЦ – анализ
010001
системных требований
010010
101010
010100
ПИК «АТ-РЕШАТЕЛЬ»
101010
010100
100000
В составе модели
010000
ПИК «Рабочая память»
Формирование средств
архитектуры динамической
Проведение
111001
вывода (АТ-РЕШАТЕЛЬ
ИЭС (иерархия РДПД)
имитационного
КМПЗ
+ ТЕМПОРАЛЬНЫЙ
001001
присутствует элемент,
РЕШАТЕЛЬ)
эксперимента
000010
указывающий на наличие
100001
ИМ внешней среды
ПИК «Расчет ИМ»
011111
Синхронизация работы
Разработка
Построение
111111
темпорального
модели рабочей
темпоральной
решателя и АТ101010
памяти
РЕШАТЕЛЯ
БЗ
101001
ПИК «Разработка ИМ»
001011
На иерархии РДПД
111100
Разработка средств
Организация
присутствует хотя бы один
Верификация
100010
совместного
общения с
элемент, связанный с
темпоральной
001010
функционирования
пользователем на
решением НФ-задачи
ПИК «Совместное
компонента расчета
111110
БЗ
ЯОСД
ИМ,
темпорального
функционирование
подсистемы
000001
решателя и АТИМ, темпорального решателя и
001011
РЕШАТЕЛЯ
АТ-РЕШАТЕЛЯ»
Интеграция при
010101
необходимости с
Построение
ИМ
010101
внешними системами
На иерархии РДПД указан
(БД, ППП и др.)
010000
Конфигурирование
источник темпоральных знаний
111100
ядра ИЭС
Другие…
(эксперты, ЕЯ-тексты, БД)
011000
010010
101001
Кафедра №22 «Кибернетика»
НИЯУ МИФИ
0111
www.kaf22.ru
01010100010010010010101010101010000001010101011111101010101010111111111110010010010101000101001010101001010010101001010010000001000010010101010101010111111111010000100101010111101010101010101101010101010100110011010101010100000100101010010
www.mephi.ru
Разработка и конкретизация ТПП «Построение динамических ИЭС»
Набор условий
(С)
Набор параметров
(Т)
Сценарий (L)
Стадия анализа
системных
требований
Стадия
проектирования
Стадия
реализации
Действия
Действия
Действия

6.

Особенности проектирования программного обеспечения
динамических интегрированных экспертных систем
010101
000100
100100
101010
101010
100000
010101
010111
111010
101010
101111
111111
100100
100101
010001
010010
101010
010100
101010
иэс
010100
100000
010000
111001
001001
000010
100001
011111
111111
101010
101001
001011
111100
100010
001010
111110
000001
001011
010101
010101
010000
111100
011000
010010
101001
Кафедра №22 «Кибернетика»
НИЯУ МИФИ
0111
www.kaf22.ru
01010100010010010010101010101010000001010101011111101010101010111111111110010010010101000101001010101001010010101001010010000001000010010101010101010111111111010000100101010111101010101010101101010101010100110011010101010100000100101010010
www.mephi.ru
Проблема многоуровневой интеграции моделей, методов
и программных средств, совместно определяющих
логику принятия решений в реальном времени (РВ)
Усложнение модели архитектуры (М ) за счет необходимости моделирования в РВ
внешней среды (окружения) любого типа
Интеграция моделей и методов представления и обработки темпоральной (временной)
информации с методами моделирования внешней среды в РВ
Включение в состав архитектуры динамической ИЭС специальных средств
(систем/подсистем), адекватно отражающих (имитирующих) все процессы и законы
функционирования внешней среды
Организация совместного функционирования подсистемы имитационного
моделирования с темпоральным решателем и другими компонентами под
управлением интеллектуального планировщика и технологической БЗ
Другие…

7.

Уровни интеграции базовых компонентов динамической ИЭС с
подсистемой имитационного моделирования
010101
000100
100100
101010
101010
100000
010101
010111
111010
101010
101111
111111
100100
100101
010001
010010
101010
010100
101010
010100
100000
010000
111001
001001
000010
100001
011111
111111
101010
101001
001011
111100
100010
001010
111110
000001
001011
010101
010101
010000
111100
011000
010010
101001
Кафедра №22 «Кибернетика»
НИЯУ МИФИ
0111
www.kaf22.ru
01010100010010010010101010101010000001010101011111101010101010111111111110010010010101000101001010101001010010101001010010000001000010010101010101010111111111010000100101010111101010101010101101010101010100110011010101010100000100101010010
www.mephi.ru
Верхний уровень
• Построение обобщенной модели
архитектуры ИЭС
Темпоральный
решатель
Подсистема
моделирования
внешнего мира
База знаний
АТ-РЕШАТЕЛЬ
Средний уровень
• Распределение функций при
организации взаимодействия всех
компонентов в процессах
прототипирования и
функционирования в РВ
Нижний уровень
• Реализация совместного
функционирования всех базовых
компонентов ИЭС средствами
интеллектуальной программной
среды комплекса АТ-ТЕХНОЛОГИЯ

8.

Описание имитационной модели сложной дискретной системы на основе
РДО-метода (В.В. Емельянов, С.И. Ясиновский, МГТУ им. Н.Э. Баумана)
010101
000100
100100
101010
101010
100000
010101
010111
111010
СТС/СОТС
E
IE
101010
101111
111111
100100
100101
010001
010010
101010
Множество нерегулярных
Множество регулярных
010100
событий, которые происходят
101010
событий, вызываемых
Множество всех
010100
Множество ресурсов
либо при
100000
штатным
возможных состояний
010000
нештатной работе ресурсов,
СТС/СОТС
111001
функционированием
СТС/СОТС
либо по внешним по отношению
001001
000010
ресурсов
к СТС/СОТС причинам
100001
011111
111111
101010
101001
001011
Алгоритмы
111100
100010
Множество конкретных
Множество операций,
Множество операций,
преобразования значений
001010
111110
действий, с которыми
обеспечивающих
обеспечивающих
параметров,
000001
001011
связаны события начала и
генерацию регулярных
генерацию нерегулярных
описывающих состояния
010101
010101
конца действий
событий E
событий IE
ресурсов
010000
111100
СТС/СОТС
011000
010010
101001
Кафедра №22 «Кибернетика»
НИЯУ МИФИ
0111
www.kaf22.ru
01010100010010010010101010101010000001010101011111101010101010111111111110010010010101000101001010101001010010101001010010000001000010010101010101010111111111010000100101010111101010101010101101010101010100110011010101010100000100101010010
www.mephi.ru
ИM
= <Res, E, IE, С, A, Opr , Opr , G>
Res
E
IE
C
A
OprE
OprIE
G

9.

Модель интеграции компонентов имитационных моделей на
языке РДОАТ с другими компонентами динамической ИЭС
010101
000100
100100
101010
101010
100000
010101
010111
111010
101010
101111
111111
Влияет
100100
100101
Использует
010001
010010
101010
Управляет
010100
101010
010100
100000
010000
111001
001001
000010
100001
011111
111111
101010
101001
001011
111100
100010
001010
111110
000001
001011
010101
010101
010000
111100
011000
010010
101001
Кафедра №22 «Кибернетика»
НИЯУ МИФИ
0111
www.kaf22.ru
01010100010010010010101010101010000001010101011111101010101010111111111110010010010101000101001010101001010010101001010010000001000010010101010101010111111111010000100101010111101010101010101101010101010100110011010101010100000100101010010
www.mephi.ru
База знаний динамической
ИЭС
Средства вывода
F1 - функции построения интерпретации
модели развития событий
R1 - множество правил с
темпоральными
связками
R2 - множество правил,
описывающих базовые
знания, необходимые
для
решения НФ-задач
Рабочая
память
F2 - функции означивания темпоральных
частей посылок правил с темпоральными
связками
F3 - функции осуществления вывода на
правилах с означенными темпоральными
частями посылок и правилах, описывающих
базовые знания
Темпоральный
решатель
АТ-РЕШАТЕЛЬ
Подсистема моделирования внешнего мира (дискретные СТС/СОТС)
O – основные операции
ИМ, обеспечивающие
расчет состояний ИМ на
каждом такте дискретного
времени
S - множество состояний
дискретных СТС/СОТС
(множество значений
параметров ресурсов)
F4 – вспомогательные
функции расчета
состояний ИМ
(опциональные
функции)

10.

010101
000100
100100
101010
101010
100000
010101
010111
111010
101010
101111
Коллекции
111111
ИМ на языке
визуальных
100100
АТ
РДОАТ
100101
объектов
010001
АТ
010010
101010
010100
101010
010100
100000
010000
111001
001001
Трассировочные
000010
данные
100001
011111
111111
Команды о
101010
Правила отображения
101001
запуске
+ описание кадров
001011
или остановке
анимации
111100
Значения
100010
Результаты
001010
параметров
работы ИМ
111110
ресуров на
000001
всех тактах
001011
010101
010101
010000
111100
011000
010010
101001
Кафедра №22 «Кибернетика»
НИЯУ МИФИ
0111
www.kaf22.ru
01010100010010010010101010101010000001010101011111101010101010111111111110010010010101000101001010101001010010101001010010000001000010010101010101010111111111010000100101010111101010101010101101010101010100110011010101010100000100101010010
www.mephi.ru
Архитектура подсистемы имитационного моделирования
Модуль разработки ИМ
Редактор
визуальных
объектов
Компонент
синтеза
моделей
Модуль расчета ИМ
ИМ на языке
РДО
Транслятор
языка РДО
Компонент
трассировки
Компонент визуализации ИМ
Имитационн
ая модель
на языке C#
Редактор кадров
анимации и правил
отображения
Компонент
визуализации
Значения
параметров
ресурсов на
всех тактах
Компонент
поддержки расчета
состояний ИМ

11.

010101
000100
100100
101010
101010
100000
010101
•Определение типологии моделируемой системы и ее ограничений
010111
111010
101010
101111
111111
•Выделение ресурсов и их параметров, выделение событий и
100100
определение законов функционирования сложной дискретной
100101
системы (Описание сложной дискретной системы)
010001
010010
101010
010100
•Построение описания имитационной модели на языке РДОАТ
101010
010100
100000
010000
111001
•Трансляция имитационной модели на языке РДОАТ во внутреннее
001001
представление на языке C#
000010
100001
011111
111111
101010
•Конфигурирование параметров имитационной модели
101001
001011
111100
100010
001010
•Расчет состояний имитационной модели и проверка результатов
111110
моделирования
000001
001011
010101
010101
010000
•Визуализация имитационной модели
111100
011000
010010
101001
Кафедра №22 «Кибернетика»
НИЯУ МИФИ
0111
www.kaf22.ru
01010100010010010010101010101010000001010101011111101010101010111111111110010010010101000101001010101001010010101001010010000001000010010101010101010111111111010000100101010111101010101010101101010101010100110011010101010100000100101010010
www.mephi.ru
Технология построения имитационных моделей сложных дискретных систем с помощью средств
подсистемы имитационного моделирования и схема имитационного эксперимента
Этап 1
Этап 2
Этап 3
Этап 4
Этап 5
Этап 6
Этап 7
Содержание и последовательность этапов имитационного
эксперимента

12.

Схема совместного функционирования подсистемы имитационного
моделирования, темпорального решателя и АТ-РЕШАТЕЛЯ
010101
000100
100100
101010
101010
100000
010101
010111
111010
101010
101111
111111
100100
100101
010001
010010
101010
010100
101010
010100
100000
010000
111001
001001
000010
100001
011111
111111
101010
101001
001011
111100
100010
001010
111110
000001
001011
010101
010101
010000
111100
011000
010010
101001
Кафедра №22 «Кибернетика»
НИЯУ МИФИ
0111
www.kaf22.ru
01010100010010010010101010101010000001010101011111101010101010111111111110010010010101000101001010101001010010101001010010000001000010010101010101010111111111010000100101010111101010101010101101010101010100110011010101010100000100101010010
www.mephi.ru

13.

Инструментально-технологический аспект: проектирование
многоагентных систем
010101
000100
100100
101010
101010
100000
010101
010111
111010
101010
101111
111111
100100
100101
010001
010010
101010
010100
101010
010100
100000
010000
111001
001001
000010
100001
011111
111111
101010
101001
001011
111100
100010
001010
111110
000001
001011
010101
010101
010000
111100
011000
010010
101001
Кафедра №22 «Кибернетика»
НИЯУ МИФИ
0111
www.kaf22.ru
01010100010010010010101010101010000001010101011111101010101010111111111110010010010101000101001010101001010010101001010010000001000010010101010101010111111111010000100101010111101010101010101101010101010100110011010101010100000100101010010
www.mephi.ru
АРХИТЕКТУРА ИМВИА
Подсистема
доставки и
обработки
сообщений
Подсистема
генерации
событий в
ПрО
Подсистема
задания
параметров
моделирования
ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ
АГЕНТА
Подсистема
анализа
результатов
Подсистема
хранения
статистики
Подсистема
генерации
шумов
ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ВНЕШНЕГО ОКРУДЖЕНИЯ
ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АГЕНТОВ

14.

010101
000100
100100
101010
101010
100000
010101
010111
111010
101010
101111
111111
100100
100101
010001
010010
101010
010100
101010
010100
100000
010000
111001
001001
000010
100001
011111
111111
101010
101001
001011
111100
100010
001010
111110
000001
001011
010101
010101
010000
111100
011000
010010
101001
Кафедра №22 «Кибернетика»
НИЯУ МИФИ
0111
www.kaf22.ru
01010100010010010010101010101010000001010101011111101010101010111111111110010010010101000101001010101001010010101001010010000001000010010101010101010111111111010000100101010111101010101010101101010101010100110011010101010100000100101010010
www.mephi.ru
Моделируемые компоненты и параметры имитационной модели
Моделируемые компоненты
Проблемная область
Архитектура агента
Контролируемые
неуправляемые параметры
Проблемы,
решаемые
агентами,
участвующими во
взаимодействии
Глобальная структура
диалога
Тематическая структура
диалога
Локальная структура
диалога
Язык взаимодействия
Транспортный уровень
Сообщения
пользователей
Управляемые параметры
Сообщения,
передаваемые
между агентами
Все атрибуты
объектов,
моделирующих
окружение агента
Выходные параметры
системы
Результаты действий
агентов

15.

010101
000100
100100
101010
101010
100000
010101
010111
Внешнее окружение / среда
111010
101010
Агент
101111
111111
100100
100101
База планов
010001
База целей
База действий
010010
101010
010100
101010
Расписание
010100
Цели
100000
действий
Исполнительная
010000
Модель ПрО
Компонент вывода
Планировщик
подсистема
(Эффектор)
111001
001001
000010
Задачи
Исходящие
100001
Состояние
других
сообщения
011111
окружения
агентов
МАС
111111
101010
101001
001011
Подсистема восприятия (рефлектор)
Подсистема обработки сообщений
111100
100010
Входящие
001010
сообщения
111110
000001
Сенсоры/Датчики
Внешнее окружение / среда
001011
010101
Транспортная подсистема
010101
010000
111100
011000
010010
101001
Кафедра №22 «Кибернетика»
НИЯУ МИФИ
0111
www.kaf22.ru
01010100010010010010101010101010000001010101011111101010101010111111111110010010010101000101001010101001010010101001010010000001000010010101010101010111111111010000100101010111101010101010101101010101010100110011010101010100000100101010010
www.mephi.ru
Архитектура интеллектуального агента

16.

010101
000100
100100
101010
101010
100000
010101
010111
111010
101010
101111
e
111111
ПрО
100100
100101
010001
010010
y
101010
ОУ
ОУ
010100
101010
010100
100000
010000
z
ОУ
111001
А
001001
000010
100001
011111
111111
101010
СВ
101001
001011
111100
x
y
u
100010
001010
111110
000001
001011
010101
u
xeu yz
010101
010000
111100
011000
010010
101001
Кафедра №22 «Кибернетика»
НИЯУ МИФИ
0111
www.kaf22.ru
01010100010010010010101010101010000001010101011111101010101010111111111110010010010101000101001010101001010010101001010010000001000010010101010101010111111111010000100101010111101010101010101101010101010100110011010101010100000100101010010
www.mephi.ru
Имитационная модель взаимодействия агентов
Модель проблемной области М
V Случайные возмущения
V Выходные параметры М
Модель объекта управления М
V Выходные параметры М
Модель агента М
Модель внутренних случайных возмущений
М
Контролируемые НЕуправляемые входы V
Контролируемые управляемые входы V
к контроллеру
ИМВЗ
S Возможные состояния
F Функция генерации управляющего вектора
F Функция отображения входа в выход

17.

010101
000100
100100
101010
101010
100000
010101
010111
111010
101010
101111
111111
100100
100101
010001
010010
101010
010100
101010
010100
100000
010000
111001
001001
000010
100001
011111
111111
101010
101001
001011
111100
100010
001010
111110
000001
001011
010101
010101
010000
6
5
1
2
3
4
111100
011000
010010
101001
Кафедра №22 «Кибернетика»
НИЯУ МИФИ
0111
www.kaf22.ru
01010100010010010010101010101010000001010101011111101010101010111111111110010010010101000101001010101001010010101001010010000001000010010101010101010111111111010000100101010111101010101010101101010101010100110011010101010100000100101010010
www.mephi.ru
Построение сценария имитационного эксперимента
Определение
модели
окружения
Определение
типовых
восприятий
агента
Определение
типовых
действий
агента
Определение
типологии МАС
Определение
модели ПрО
агентов
Определение
целей и
способов их
активации
Определение
действий и
способов
восприятия
Определение
иерархии задач
Определение
планов
взаимодействия
Выбор
измеряемых
параметров
Прогон модели
Анализ
результатов

18.

English Русский Rules