Russia, St-Petersburg, St-Petersburg institute for informatics and automation

e-mail: sokol@spiiras.nw.ru

The aim of investigations is to develop methods, models, algorithms of the optimal structure reconfiguration control in a intelligent system on different stages of life cycle. This questions are studied by optimal control theory methods. Our multiple model is different from that previously used and include dinamic model of functioning and dynamic structural model of a reconfigurable intelligent system.

Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский институт информатики

и автоматизации Российской Академии Наук

e-mail: sokol@spiiras.nw.ru

Цель проведённых исследований состояла в разработке методов, моделей и алгоритмов оптимального управления реконфигурацией структур интеллектуальной системы на различных этапах её жизненного цикла. Перечисленные вопросы изучались на основе методов современной теории оптимального управления. Предложенная комплексная модель управления реконфигурацией структур отличается от ранее разработанных в данной предметной области моделей и позволяет оперативно решать задачи структурно-функционального синтеза интеллектуальной системы.

Одной из основных особенностей современных интеллектуальных систем (ИС) является то, что их параметры и структуры на различных этапах жизненного цикла постоянно изменяются под действием тех или иных причин. В этих условиях для сохранения (повышения) уровня работоспособности ИС либо обеспечения наилучших условий деградации указанных систем необходимо осуществлять реконфигурацию их структур. Реализация данного процесса предполагает выполнение следующих этапов: предварительное упорядочение уровней работоспособности ИС, формирование классов эквивалентных структурных состояний ИС, формирование и выбор наилучших вариантов изменения структур ИС, режимов их функционирования при переходе от одного макросостояния в другое макросостояние.

Характерная особенность выполнения перечисленных этапов решения задач управления реконфигурацией ИС состоит в том, что они проводятся в ходе адаптивного управления развитием ИС. Предлагается совместная постановка и методы решения указанных задач управления ИС, позволяющие непосредственно связывать процессы планирования и управления развитием структур ИС с процессами реконфигурации данных структур на основе взаимной рефлексии моделей каждого из перечисленных процессов по отношению друг к другу.

В настоящее время в России и за рубежом широким фронтом проводятся исследования вопросов управления структурами ИС, в том числе и управления реконфигурацией структур. Однако, к сожалению, полученные результаты позволяют отразить только отдельные аспекты динамики структур сложных ИС. В связи с этим в СПИИРАН последние девять лет ведутся интенсивные исследования, направленные на комплексное решение проблемы управления структурами сложных организационно- технических систем (СОТС) на различных этапах их жизненного цикла.

В результате проведённых исследований разработаны теоретические основы автоматизированного управления различными видами структур СОТС (например, функциональными, топологическими, организационными и т.п.), входящими в состав данных систем. При этом задачи управления реконфигурацией структур рассматривались как частный случай общей задачи управления структурами СОТС.

К настоящему времени разработанные методы, модели, алгоритмы, методики планирования и управления развитием структур СОТС реализованы в рамках трёх демонстрационных макетов программного обеспечения комплексного планирования работы АСУ космическими средствами.

В докладе рассматриваются:

1) полимодельный комплекс, описывающий процессы функционирования и развития ИС и включающий в себя динамические аналитико-имитационные модели управления операциями, потоками, ресурсами, структурами ИС;

2) методы и алгоритмы нечёткой кластеризации и распознавания образов, используемые для упорядочения уровней работоспособности ИС, формирования классов эквивалентных структурных состояний;

3) комбинированные методы, алгоритмы и модели управления реконфигурацией структур ИС, основанные на динамической интерпретации происходящих процессов и позволяющие в рамках концепции комплексного моделирования связывать указанные процессы с общей технологией управления развитием ИС.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

а) предлагаются методологические и методические основы совместной постановки и решения задач управления развитием и реконфигурацией структур ИС, позволяющие на конструктивном уровне оценить взаимное влияние указанных процессов управления друг на друга; провести одновременно как синтез структур, так и синтез функций управления ИС; оценить предпочтительность вариантов реконфигурации структур ИС с точки зрения достижения поставленных перед ИС целей;

б) на основе предложенной динамической интерпретации процессов управления реконфигурацией структур ИС удаётся: исходные задачи выбора вариантов реконфигурации ИС, традиционно описываемые как задачи математического программирования, формально представить в виде задач неклассического вариационного исчисления (оптимального управления), другими словами предлагается новый подход к преобразованию задач выбора в дискретных пространствах в задачи выбора в конечномерных пространствах, что упрощает в дальнейшем поиск оптимальных решений; широко использовать при решении задач управления реконфигурацией структур ИС фундаментальные научные результаты, полученные к настоящему времени в современной теории управления сложными динамическими системами с перестраиваемой структурой; существенно сократить размерность задач управления ИС, решаемых в каждый момент времени, устойчивость вычислительного процесса за счёт рекуррентного описания соответствующих моделей и минимальной связности разработанных алгоритмов; сократить затраты оперативной памяти ЭВМ при решении задач управления реконфигурацией ИС за счёт использования оверлейных режимов работы ЭВМ.