СИТУАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, ИЛИ СИТУАЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ
История возникновения. Метод ситуационного управления возник в связи с необходимостью моделирования процессов при нятия решений в системах с активным элементом (человеком). В его основе лежат три основные предпосылки. Первая предпосылка - это психология, которая начала изу чать принципы и модели принятия решений человеком в опера тивных ситуациях. Известны работы советских психологов в этой области - В.Н. Пушкина, Б.Ф.Ломова, В.П. Зинченко и др. [1, 2, 3]. В.Н. Пушкин сформулировал так называемую модельную тео рию мышления [1]. Он показал, что психологический механизм 661 регулирования актов поведения человека тесно связан с построе нием в структурах мозга информационной модели объекта и внешнего мира, в рамках которого осуществляется процесс уп равления на основе восприятия человеком информации извне и уже имеющегося опыта и знаний. Основой построения модели являются понятийные представления об объектах и отношениях между ними, отражающие семантику выделенной сферы деятель ности человека (предметной области). Модель объекта имеет многоуровневую структуру и определяет тот информационный контекст, на фоне которого протекают процессы управления. Чем богаче такая информационная модель объекта и выше способно сти манипулирования знаниями, тем выше качество принимае мых решений, многообразнее поведение человека. В.Н. Пушкин впервые выделил три важные особенности процесса принятия решений [1]: наличие возможности классификации ситуаций в со ответствии с типовыми решениями по управлению; принципиаль ная открытость больших систем; существенная ограниченность языка описания пространства состояний и решений объекта уп равления. Второй предпосылкой метода ситуационного управления стали представления, полученные в исследованиях по семио тике-науке о знаковых системах. Это работы Ю.А. Шрейде- ра, Ю.Д. Апресяна. Была определена трехаспектная структура знака в любой знаковой системе: имя знака, отражающее его син таксический аспект; содержание знака, выражающее его семан тический аспект; назначение знака, определяющее его прагмати ческий аспект (треугольник Фреге). В прикладной семиотике знаки, вариантами которых являются слова, предложения, тек сты, стали рассматриваться как системы, замещающие реальные объекты, процессы, события внешнего мира [23]. Совокупности знаков с отношениями между ними, таким образом, стали моде лирующими псевдофизическими аналогами реальных систем фун кционирования и управления. Именно поэтому ситуационное уп равление называли еще и семиотическим моделированием, поскольку знаковый язык достаточен для описания и процессов функционирования объекта с требуемой степенью приближения. Третья предпосылка связана с разработками в области инфор мационно-поисковых систем и попытками создания формального языка описания и представления технических наук с целью авто- 662 матизации работ по реферированию научных публикаций и орга низации процессов поиска, хранения и представления инфор мации. В рамках этих исследований Э.Ф. Скороходько был раз работан и исследован язык, получивший затем название языка гх-кодов [4]. Свою реализацию этот язык нашел в информацион но-поисковой системе БИТ, которая успешно и довольно долго эксплуатировалась в Институте кибернетики АН УССР. На основе модельной теории мышления В.Н. Пушкина, язы ка гХ'Кодоъ Э.Ф. Скороходько и семиотики Д.А. Поспелов, а за тем Ю.И. Клыков в 1965 г. сформулировали новую кибернети ческую концепцию управления большими системами в виде метода ситуационного управления [1-9]. Сущность метода • За основу управления принято понятие ситуация как основ ной объект описания, анализа и принятия решений. Следователь но, необходимы соответствующие средства - описания, класси фикации, обучения и трансформации ситуаций в соответствии с принимаемыми решениями. • Классификация ситуаций обосновывалась существованием, исходя из анализа структуры задач управления в больших систе мах, на каждом уровне управления множества ситуаций, число которых несоизмеримо велико по сравнению с множеством воз можных решений по управлению. Задача принятия решений трак товалась как задача поиска такого разбиения множества ситуа ций на классы, при котором каждому классу соответствовало решение, наиболее целесообразное с позиции заданных критери ев функционирования. При наличии такого разбиения поиск ре шения в конкретной ситуации сводился к поиску класса и соотне сения ему решения по управлению. Однако такая постановка задачи справедлива для систем управления, в которых число по тенциально возможных ситуаций (ПВС) существенно превышает (иногда на несколько порядков) число возможных решений по управлению. Этот случай соответствует контекстно-независи мому способу вывода решений, когда все множество ПВС разби вается на классы таким образом, чтобы каждому классу в соот ветствие ставилось решение по управлению. Случай, когда множества ситуаций и решений были либо соизмеримы по мощ ности, либо достаточно больше, чтобы этот факт можно бьшо ус тановить, был рассмотрен и разработан затем в работах Л.С. За- гадской и ее школы [12 - 18]. 663 • За основу языка описания всего множества ситуаций были взяты идеи языков г-дг-кодов и синтагматических цепей. Роль мно жества объектов предметной области играли их знаковые экви валенты в естественном языке, т.е. слова-имена, а в роли отноше ний выступали слова-имена, соответствующие реальным связям между объектами или процессами. В качестве грамматики языка ситуационного управления (ЯСУ) выступали правила порожде ния новых понятий и отношений, их преобразования и класси фикации (см. Язык ситуационного управления). • Важнейшая идея метода - формирование семиотической модели объекта путем обучения принятию решений. При этом рассматривались два режима обучения: экспертом, хорошо зна ющим исследуемую предметную область, либо на основе анали за множества конкретных ситуаций и решений по управлению. Очевидно, что последний случай более длителен, не гарантирует полноту описания, требует наличия статистики ситуаций и при нятых в них решений, что далеко не всегда возможно. Поэтому всеобщей практикой стало в основном использование первого подхода к обучению. Тем не менее наличие в ЯСУ средств обоб щения и классификации ситуаций обеспечивает принципиальную возможность создания моделей, способных к усовершенствова нию функций принятия решений в изменяющихся условиях ра боты объекта управления. Другими словами, создается возмож ность «выращивания» модели объекта для заданных условий функционирования. Развитие ситуационного моделирования. В 1973 г. Л.С. Загад- ская (Болотова) [1, 7-18] разработала еще один, новый тип сис тем ситуационного управления, рассматривавший класс систем управления, в котором мощности множеств возможных ситуаций и решений по управлению сопоставимы или неизвестны. Пред лагалось все множество ситуаций разбивать на классы таким об разом, чтобы каждому классу в соответствие ставилась струк тура типового решения. На следующем этапе решения эта структура доопределялась в процессе интерпретации и конкре тизации решения и с учетом имеющихся ограничений на ресур сы. Таким образом, каждому типовому решению по управлению и. в соответствие ставится его структура М., и, следовательно, кроме множества С/ = {t/p U2,...UJ, строится множество струк тур типовых решений М = {Мр М2,...М^}. 664 Затем для каждой структуры выявлялся необходимый кон текст-пласт знаний, имеющий фреймовую структуру и включаю щий правила интерпретации ситуаций в пределах данной струк туры и множество процедур для их трансформации и имитации. Была разработана также логико-семиотическая модель вывода решений на иерархии структур принятия решений [14, 15]. Очевидно, что во втором случае существенно усложняется проблема построения модели предметной области (МПО). Раз работка МПО до сих пор является искусством, требует примене ния высочайшей квалификации системных аналитиков. Необхо димо ответить на ряд вопросов: • Каким образом задаются границы выделенной предметной области? • Каким образом формируется непротиворечивый язык опи сания всех множеств ситуаций и процессов для МПО со слож ной, иерархической и распределенной структурой? • Каким образом формируется система знаний о МПО, дос таточная для достижения поставленных целей? • Каким образом «проявляются» необходимые взаимодей ствия между участниками процессов управления и принятия ре шений, как они описываются? • Каким образом принимаются решения в условиях непол ноты, неопределенности и неоднозначности? В результате исследования и разработки прикладных систем ситуационного управления была создана сквозная методология и технология проектирования систем ситуационного управления большими системами, включая необходимые инструментальные средства и системы на базе языков РЕФАЛ и ЛИСП [18]. Как следует из описания языка ситуационного управления (см.) и организации ситуационной модели управления, уже тогда, в 70-е гг. XX в., системы ситуационного управления (ССУ) имели все при знаки современных экспертных систем (ЭС) по меньшей мере 2-го поколения, т.е. динамических ЭС. Это и наличие семиоти ческой модели объекта управления и процессов его функциони рования в виде системы правил продукционного типа, и естествен но-языковый интерфейс с разработчиками и пользователями, и наличие встроенной логики времени, обеспечивающей работу ССУ в режиме реального времени и моделирования. Это и инст рументальные программные средства реализации ССУ на базе языков ЛИСП и РЕФАЛ. Более того, отечественные специалис- 665 ты создавали большие системы и даже внедряли их в практику в составе промышленных АСУ. Примеры. • Система ситуационного управления «Авиаремонт», выпол ненная Одесским отделением Института экономики АН УССР как часть АСУ «Авиаремонт» для ЦНИИАСУ (Рига). • Система ситуационного диспетчерского управления взле том и посадкой самолетов, разработанная для ВНИИРА (Ленин град). • Система планирования сеансов спутниковой связи. • Ряд систем специального назначения и др. [18-22]. На Западе, а затем и в нашей стране, развивались эвристичес кое программирование (60-е гг. XX в.), искусственный интеллект (см.) - ИИ (70-е гг. XX в.), но у нас в стране, за занавесом, плохо представляли, что делается за рубежом. Те, кто имел доступ к аме риканским и западным источникам, не понимали данного направ ления и считали, что ИИ - это что-то совсем другое и никакого отношения к ситуационному управлению не имеет. Все измени лось в 1975 г., когда в Тбилиси состоялась IV Международная конференция по ИИ, на которую приехали практически все круп ные ученые мира в области искусственного интеллекта. Вот тог да стало ясно, что и наши специалисты, и зарубежные практичес ки занимаются одним и тем же, но с разных точек зрения. Отечественные специалисты шли «сверху» и пытались решить проблемы, методологически и концептуально ясные, но еще не обеспеченные базовыми средствами - ни теоретическими, ни ин струментальными. Конференция многим помогла осознать и оп ределить свое место в международном процессе движения к ис кусственному разуму. На последующих школах, семинарах, всесоюзных симпозиумах по ситуационному управлению уже в 1975 г. были четко сформулированы проблемы, тормозящие раз витие ситуационного управления. Это в первую очередь разра ботка моделей представления знаний и инструментальных сис тем программной поддержки ССУ. К 1980 г. существовали десятки ССУ разной степени разрабо танности. Большинство из них - демонстрационные и исследова тельские образцы. Коммерческих образцов не было вообще. До промышленных образцов доводились немногие по ряду причин: отсутствие инструментальных программных систем, доведенных до стадии коммерческих образцов; отсутствие культуры доведе- 666 ния своих программных средств до коммерческой стадии; отсут ствие понимания новой парадигмы в широкой среде разработчи ков АСУ; недофинансирование возможности и выгодности со здания коммерческих инструментальных систем-оболочек. Ученые-западники шли к ИИ «снизу», от игр в кубики, крес тики-нолики и т.п. Их интересовали интеллектуальные роботы и планирование их поведения. Поэтому эти задачи и сегодня явля ются классическими при обучении теоретическим основам ИИ. Именно на них были разработаны все основные модели представ ления знаний: продукционные, семантические сети, фреймы. С 1977 г. началось расслоение в рядах «ситуационщиков». Школы Д.А. Поспелова, В.А. Вагина, Л.Т. Кузина и некоторые другие, ближе стоявшие к теоретическим исследованиям по роду своего положения (АН СССР, вузы), быстро перестроились на зарубежную терминологию и освоили достижения Запада. Это было легко сделать, поскольку разница была в основном терми нологическая. В начале 80-х гг. появились экспертные системы (см.), и тут выяснилось, что по своей сути они вроде бы совпадают с ССУ, как у нас их и представляли. И термин этот показался более удач ным, быстро вошел в моду. В результате уже к началу 90-х гг. XX в. почти все «ситуационщики» занимались ЭС. Таким образом, получилось, что ситуационное управление сыграло в нашей стране роль основы для большого числа специ алистов по искусственному интеллекту (см.).
Ви переглядаєте статтю (реферат): «СИТУАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, ИЛИ СИТУАЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ» з дисципліни «Теорія систем і системний аналіз в управлінні організаціями»
