Концептуальные основы организации управления интеллектуальными средствами автоматизации

Научные исследования и разработка на их основе принципов построе­ния интеллектуальных систем управления сложными динамическими объектами, прежде всего, предполагает необходимость ясного понимания специфики поставленной проблемы на уровне исходных содержательных понятий. В этой связи очевидный интерес представляет толкование термина "интеллектуальная система". Его устоявшаяся трактовка, приво­димая в обширной научной литературе, состоит в том, что основной отличительной чертой интеллектуальных систем является возможность системной обработки знаний . Отсутствие или ограниченность дальнейших пояснений в подавляющем большинстве библиографических источников обусловлены трудностями предельно строгого определения знаний, формулировка которого ввиду интуитивной понятности предмета обсуждения выносится за пределы рассмотрения.

Сложность, а в ряде случаев и невозможность формализации задач управления обусловливают целесообразность и необходимость их реше­ния с привлечением методов и технологий искусственного интеллекта.

В рамках теории ситуационного управления — нового фундаменталь­ного направления, развиваемого силами отечественной научной школы под руководством Д.А. Поспелова, — были разработаны базовые осно­вы такого подхода. Исходя из его ключевых положений каждому клас­су ситуаций (рис. 1), возникновение которых считается допустимым в процессе функционирования системы, ставится в соответствие некоторое решение по управлению (управляющее воздействие, программно-алго ритмическая управляющая процедура и т. д.). Тогда сложившаяся ситуа­ция, определяемая текущим состоянием, как самого объекта, так и его внешней среды и идентифицируемая с помощью измерительно-инфор­мационных средств, может быть отнесена к некоторому классу, для которого требуемое управление уже считается известным.

Рис. 1. Реализация принципов ситуационного управления в автоматических системах

Таким образом, практическая реализация концепции ситуационного управления на основе современных интеллектуальных технологий пред­полагает наличие развернутой базы знаний о принципах построения и целях функционирования системы, специфике использования различных алгоритмов, особенностях исполнительных механизмов и управляемого объекта. В этом случае классификационный анализ имеющихся знаний с учетом текущих показаний измерительно-информационных средств должен обеспечивать параметрическую и структурную настройку управ­ляющих алгоритмов, модификацию программы достижения целей управ­ления, а при необходимости и их коррекцию.

Важно отметить, что главная архитектурная особенность, которая от­личает интеллектуальную систему управления (рис. 2) от построенной по "традиционной" схеме, связана с подключением механизмов хранения и обработки знаний для реализации способностей по выполнению требуемых функций в неполно заданных (или неопределенных) условиях при случайном характере внешних возмущений. К возмущениям подобного рода могут относиться непредусмотренное изменение целей, эксплуа­тационных характеристик системы и объекта управления, параметров внешней среды и т. д. Кроме того, состав системы при необходимости дополняется средствами самообучения, обеспечивающими обобщение накапливаемого опыта и на этой основе пополнение знаний.

В общем случае объект управления может быть достаточно сложным и включать ряд функционально-подчиненных подсистем. Иерархия их подчинения обусловливает декомпозицию исходных целей и задач управ­ления на рекурсивную последовательность вложенных составляющих. В конечном итоге такое разделение предполагает многоуровневую органи­зацию системы управления, обладающей развитыми интеллектуальными возможностями по анализу и распознаванию обстановки, формированию стратегии целесообразного поведения, планированию последовательно­сти действий, а также синтезу исполнительных законов, удовлетворяю­щих заданным показателям качества.

Рис.2. Особенность построения интеллектуальной системы управления

При этом структура системы интел­лектуального управления сложным

динамическим объектом (рис. 3) должна соответствовать иерархическому принципу построения и вклю­чать стратегический, тактический и исполнительный (приводной) уров­ни, а также комплекс необходимых измерительно-информационных средств.

Корректность замыкания отдельных контуров иерархии управ­ления определяется тем составом функциональных элементов, которые обеспечивают требуемую адекватность информационной поддержки в процессе сбора и обобщения сенсорных данных о текущем состоянии и воздействиях внешней среды. Таким образом, организация каждого уровня интеллектуального управления предполагает использование уни­кальной совокупности собственных моделей представления знаний, информационной поддержки, описания контролируемого объекта и т. д.

Рис. 3. Иерархическое построение системы интеллектуального управления сложным динамическим объектом