Т.С. Соболева

Доцент, к.ф.-м.н.,

Российский государственный

университет Нефти и Газа

имени И.М. Губкина,

Россия, 119991, Москва, Ленинский пр–т, 65,

E-mail: TS.Soboleva@mail.ru

А.В. Чечкин

Профессор, д.ф.-м.н.,

Финансовый университет

при правительстве РФ,

Россия, 125993, Москва, Ленинградский пр–т, 49,

E-mail: A.Chechkin@mail.ru

УДК 681.3.07, 681.332

РАДИКАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМ –

НОВЫЙ ТИП

МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Ключевые слова: системный подход, системный анализ и синтез, экономическая система, информационно-системная безопасность, интеллектуальное управление, радикальное моделирование, избыточное моделирование, среда радикалов, схема радикалов

Аннотация: Рассматриваются проблемы системной инженерии, информационно-системная безопасность экономических систем. Для решения этих проблем предлагается метод интеллектуального управления, основанный на избыточном моделировании в форме среды радикалов и формализме схем радикалов.

1. Введение

Мир сложных систем, находящихся в эксплуатации с целью обеспечения жизненных потребностей людей стремительно развивается и расширяется. В первую очередь, сегодня такие системы – это экономические системы (ЭКНС) сетевой структуры, имеющие тенденцию к глобализации. Например, любая фирма, включающая разработчиков, поставщиков, снабженцев, производственные структуры, торговые сети, банковские сети, транспортные сети, энергетические сети, сети учебных заведений, коммунальные сети и многое другое. Роль ЭКНС и значение их в жизни людей постоянно возрастает. Вместе с тем, ЭКНС все больше становятся критическими, когда недопустимы и неприемлемы отказы их функционирования, когда ЭКНС оказывают все более пагубное влияние на окружающую среду, все более непредсказуемо влияют на людей и, наконец, ЭКНС часто враждебны друг другу и являются главной причиной глубоких экономических потрясений и кризисов.

Проблемы обеспечения безопасного и эффективного функционирования ЭКНС выходят на передний план и решение этих проблем видится в рамках широкого использования математической информатики [1].

2. Информационно-системная безопасность

и концепция среды радикалов

По мнению авторов, ключевая проблема ЭКНС - это проблема обеспечения информационно-системной безопасности (ИСБ), сформулированная А.В. Чечкиным [2]. ИСБ ЭКНС включают в себя традиционные положения информационной безопасности, но не только. Обеспечение ИСБ ЭКНС строится на основе создания и использования нового типа математического моделирования, названного радикальным моделированием ЭКНС. Напомним, что ИСБ ЭКНС включает следующие два аспекта, информационную безопасность ЭКНС и системную безопасность ЭКНС.

Информационная безопасность ЭКНС. Решение каждой штатной задачи жизненного цикла ЭКНС должно быть безусловно обеспечено информацией, независимо от формы и полноты исходной информации, путем создания предварительной избыточной информационной модели всей проблемной области ЭКНС, защиты этой модели от любых помех и возможности дедуктивного получения в рамках такой модели необходимой дополнительной информации. Каждая нештатная задача жизненного цикла ЭКНС должна быть исследована на возможность ее решения, путем использования избыточной модели и методики «проб и ошибок» в режиме самообучения.

Обеспечение информационной устойчивости требует информационного, основанного на методологии математической информатики [3], подхода ко всей проблемной области ЭКНС.

Системная безопасность ЭКНС. В процессе решения каждой задачи жизненного цикла ЭКНС должны постоянно учитываться последствия такого решения, в частности, риски во всей проблемной области ЭКНС, требования бесконфликтности функционирования ЭКНС в течение всего жизненного цикла ЭКНС и сохранения системной целостности ЭКНС. Обеспечение системной безопасности требует системного подхода к созданию избыточной информационной модели всей проблемной области ЭКНС.

На практике для обеспечения ИСБ ЭКНС необходимо создание специальной интеллектуальной надстройки, нейрокомпьютерной ультрасистемы [4], которая должна обеспечивать интеллектуальное управление функционированием ЭКНС на основе нового типа моделирования ЭКНС, названного радикальным моделированием ЭКНС, рис.1.

Рис. 1. Интеллектуальная надстройка ЭКНС

Интеллектуальность понимается здесь как способность ультрасистемы успешно действовать не только в штатных, но и в нештатных ситуациях, способность к выявлению в проблемной области «узких мест», постановке и решению новых, критически важных задач и самообучаться.

Радикальное моделирование ЭКНС основано на избыточной моделирующей информационной среде радикалов [2], требующей специального формализма (RADICAL) языка схем радикалов [5-7].

В целях разработки основ интеллектуального управления ЭКНС анализировались современные математические и программные средства ЭКНС. Анализ проводился с позиции необходимости обеспечения ИСБ ЭКНС, интеллектуализации и охвата всех этапов жизненного цикла ЭКНС. Очевидны трудности такого анализа, связанные с разнообразием, многочисленностью и постоянным изменением таких средств. Анализ привел к выводу о целесообразности выбора в качестве основы для формализма концепции избыточного моделирования ЭКНС в форме информационной среды радикалов [2].

Главным понятием математической информатики, методология которой положена в основу этой концепции, является понятие радикала, введённого А.В. Чечкиным. Под радикалом понимается любая функциональная система, имеющая два доступных извне состояния — активное и пассивное. Активный радикал функционирует согласно своему предназначению, а пассивный радикал — нет, он как бы выключен. Множество связанных между собой радикалов образует среду радикалов. Понятие радикала позволяет взглянуть на ЭКНС, на их окружение, на всю проблемную область ЭКНС, как на среду радикалов. Радикалами информационной среды радикалов являются: данные о составляющих всей проблемной области ЭКНС и ее окружения; об их связях; о задачах которые решаются на разных этапах жизненного цикла ЭКНС (включая штатные и нештатные задачи); о методах решения задач; об отдельных специалистах, работающих в проблемной области ЭКНС и коллективах специалистов; нормативные документы и многое другое (с учетом возможной вариативности). Тем самым радикальная модель ЭКНС является распределенной базой данных и знаний о всей проблемной области ЭКНС. Такую модель можно представлять в форме схем радикалов, или в табличной форме, или в форме семантической сети и т.д. [5-7], рис.2.

Рис.2. Радикальная модель ЭКНС в форме семантической сети

По мнению авторов статьи и других сторонников концепции среды радикалов, радикальная модель ЭКНС соответствует специфике интеллектуального управления ЭКНС. В основе этой концепции лежит понятие избыточной информационной среды.

Рис.2. Информационные процессы в радикальной модели ЭКНС

На каждом этапе интеллектуального управления ЭКНС в радикальной модели активируется только часть радикалов, системоквант управления, а остальные радикалы находятся в пассивном состоянии и определяют потенциал избыточной модели, своего рода интеллектуальный и информационный ресурс (резерв) управления. Радикальная модель ЭКНС представляется множеством связанных между собой моделей составляющих (значимых составляющих) всей проблемной области ЭКНС, а также возможных вариаций этих составляющих и их связей. Эффективное функционирование, безопасность эксплуатации и развитие ЭКНС обеспечивается с помощью интеллектуального управления ЭКНС на основе радикального моделирования, решающего целевые, сенсорные и сертификационные задачи ЭКНС, как штатные, так и нештатные. Целевые задачи ЭКНС – это задачи предназначения ЭКНС. Сенсорные задачи ЭКНС – это задачи сбора информации о всей проблемной области ЭКНС и поддержания радикальной модели ЭКНС на адекватном текущей ситуации уровне. Сертификационные задачи ЭКНС – это задачи определения конфликтов в радикальной модели, ухода от конфликтов и восстановления целостности модели и ЭКНС, рис. 2.

Практика постоянно напоминает нам о том, что мир ЭКНС исследован недостаточно, что в нем постоянны конфликты, аварии и катастрофы. Предлагаемое интеллектуальное управление ЭКНС ориентировано на всестороннее и систематическое исследование всей проблемной области ЭКНС с целью обеспечения ИСБ ЭКНС. Новый подход основан на радикальном моделировании всей проблемной области ЭКНС, формализме схем радикалов, оригинальном методе ухода от штатных и нештатных конфликтов и ориентирован на реализацию трех основных информационных процессов в радикальной модели ЭКНС, целевого, сенсорного и сертификационного, с помощью современных программно-технических средств.

3. Программно-технические средства ЭКНС

Особую роль в радикальной модели ЭКНС играют программно-технические средства (ПТС). Именно ПТС ЭКНС обеспечивают доведение решения целевых, сенсорных и сертификационных задач до реализации. Тем самым, интеллектуальное управление ЭКНС осуществляется аппаратно в ультрасистеме на основе программных средств, которые, в свою очередь, создаются на базе радикальной модели ЭКНС. Образно говоря, интеллектуальная управляющая надстройка ЭКНС, нейрокомпьютерная ультрасистема, рис.1, имеет два коммуникационных канала связи. Один – это интерфейс с разработчиком надстройки, основанный на базе радикальной модели ЭКНС и второй канал – непосредственное интеллектуальное управление ЭКНС, основанное на ПТС ЭКНС.

За короткое время развития современной информатики были созданы многочисленные ПТС, предназначенные для решения самых разных задач. Однако, сегодняшняя информатизация ЭКНС, достигаемая с помощью современных ПТС, как правило, фрагментарна, а средства, предоставляемые пользователям — не интеллектуальны. В частности, до сих пор не удалось создать пригодный для широкого практического применения универсальный программный инструментарий и, тем самым, универсальную технологию программирования, которая позволяла бы в автоматизированном режиме сопровождать весь жизненный цикл достаточно сложных ПТС ЭКНС и обеспечивала бы решение задач их верификации и поддержки отказоустойчивости. С учетом возрастающей роли ПТС ЭКНС такая новая технологии программирования жизненно необходима. Мы уверены, что решать проблему создания такой новой технологии программирования необходимо исключительно в комплексе с проблемой интеллектуального управления той системы, для которой создается ПТС и на основе радикального моделирования всей проблемной области такой системы [8].

Список литературы

1. Чечкин А.В. Математическая информатика. М.: Наука, 1991. 412 с.

2. Чечкин А.В. Обеспечение информационно-системной безопасности сложной системы на основе среды нейрорадикалов ее проблемной области // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2008. № 7. С. 6-11.

3. Соболева Т.С., Чечкин А.В. Дискретная математика. Второе издание. М.: Издательский центр Академия, 2012. 256 с.

4. Чечкин А.В. Нейрокомпьютерная парадигма информатики //
Нейрокомпьютеры: разработка, применение, 2011, №7, с.3-9.

5. Чечкин А.В., Пирогов М.В. Метод интеллектуализации критических систем с использованием таблиц радикалов // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2012. № 2. С. 3-12.

6. Чечкин А.В., Пирогов М.В. Активаторы и регуляторы среды радикалов // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2012. № 5. С. 3-8.

7. Чечкин А.В., Пирогов М.В. Сертификация радикалов // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2014. № 1. С. 3-8.

8. Пирогов М. В. Радикальное программирование // Программная инженерия. 2013. № 4. С. 2-15.