Методы автоматизации анализа, синтеза целей и формирования систем целей рыбохозяйственных комплексов

УДК 681.51:303.732+681.3.066

МЕТОДЫ АВТОМАТИЗАЦИИ АНАЛИЗА, СИНТЕЗА ЦЕЛЕЙ И ФОРМИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЦЕЛЕЙ РЫБОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ

Рассматриваются методы моделирования целей рыбохозяйственных комплексов (РХК), обеспечивающие логическую корректность и полноту систем целей РХК.

рыбохозяйственный комплекс, система целей, анализ, синтез

ВВЕДЕНИЕ

В работе [1] рассмотрены структуры целей (СЦ) как результаты анализа и полагания целей рыбохозяйственных организационно-технических комплексов (РХК) и структурные схемы целедостижения (ССЦД) в данных системах как результаты синтеза целей в процессе их мысленного достижения. Для обеспечения правильного анализа и синтеза целей и корректности результатов данных процессов осуществлена их стратификация. На математической страте анализа целей в качестве модели СЦ использован (m-1)-уровневый граф , на вершинах которого определен древесный порядок. На логической страте анализа целей в качестве модели СЦ определен соответствующий семантический граф , на вершинах которого определены семантические отношения подчинения, сопоставленности и полноты целей, а в качестве модели вывода одних целей из других при формировании кустов графа – семиотическая система логико-лингвистического типа. На математической страте синтеза целей в качестве модели начальной ССЦД использован m-уровневый граф , который является результатом преобразования графа за счет введения m-го уровня с единственной вершиной и добавления ребер, связывающих эту вершину с вершинами, которые в графе являются концевыми. На логической страте анализа целей в качестве модели начальной ССЦД определен семантический граф , на вершинах которого заданы семантические отношения обратного подчинения, сопоставленности и полноты целей. Все это позволило конкретизировать соотношение между СЦ и начальной (а на ее основе и конечной) ССЦД, свойства логической корректности и полноты данных структур и построить семиотическую систему S рассуждений о целях, описанных в лингвистической форме [2].

Рассматриваются методы анализа и синтеза целей важного подкласса РХК, отличающихся высокой непредсказуемостью окружающей среды.

Метод логико-лингвистического моделирования и анализа целей базируется на допущениях об иерархичности систем целей, представляемых в виде семантического графа ; истинности цели, соответствующей его корневой вершине c0; неформальных процедурах анализа и полагания целей, осуществляемых ЛПР; рассуждениях об анализируемых целях, реализуемых в процессе функционирования семиотической системы S и основывающихся на закономерностях анализа и синтеза целей, целеполагания и целедостижения, а также синтезе истинных целей при обнаружении ею ложных целей, выработанных ЛПР.

Под функционированием системы S понимается вывод целей, обеспечивающий формирование логически корректных кустов графа в ходе анализа и полагания ЛПР целей. В случае эквивалентности целей, выведенных S и выработанных ЛПР, последние считаются истинными. В противном случае цели ЛПР считаются ложными и подлежат исправлению в соответствие с результатами функционирования S. Шагом функционирования системы S рассуждений о целях считается период между выводом предыдущей и последующей цели куста , а тактом – период, от вывода первой и до вывода последней, n-й, подцели куста.

Состоянием системы S рассуждений о целях называется последовательность тактов функционирования, в течение которых ее формальная подсистема (множества Т, B, A и P [2]) неизменна. Как правило, состояние системы S неизменно в течение такта функционирования S (2n шагов вывода n подцелей некоторой цели), результатом которого является логически корректный и полный куст целей . В процессе взаимодействия с ЛПР, выполняющим анализ и полагание целей, p тактов функционирования S обеспечивает формирование логически корректного и полного (m-1)-уровневого графа с числом кустов, равным p.

В каждом такте функционирования системы S ее состояние устанавливается, исходя из допущения об истинности «корневой» цели текущего куста целей , который формируется ЛПР в процессе анализа целей и логическую корректность которого обеспечивает S, класса макроситуаций на первой паре подчиненных целей < c1,  c2 > текущего куста целей и сечения 0M модели M базовых знаний об анализе и синтезе целей РХК, определяемого целью .

В соответствии с классом макроситуаций , выявленным на текущей анализируемой паре целей < c1,  c2 >, механизм (в общем случае ) системы S актуализирует: соответствующую формальную подсистему данной системы (устанавливает основное состояние в первом такте, а в последующих ― переводит ее посредством , , из некоторого состояния в это же или другое основное состояние (рисунке а)), допустимое сечение oM модели M – сечение словарей ролевых предметов и видовых свойств, а также тезауруса семантических отношений на элементах указанных словарей, принадлежащих выделенному сечению словарей [2].

В основном состоянии системы выделены сечения: класса макроситуаций на подчиненных целях и уровня (l-1) и l графа соответственно; класса макроситуаций на сопоставленных подцелях и уровня l графа и сопоставлены с основным состоянием класса макроситуаций на полных наборах подцелей l-го уровня графа .

На рисунке б дана схема переходов системы S для сечения основного состояния на паре < c1, c2 > подчиненных целей в k-е смежные состояния , соответствующие возможным типам логических ошибок, допускаемых ЛПР при анализе цели c1 и полагании подцели c2.

Общий вид операторов переходов системы S из одного состояния в другое приведен в [2]. Переходы из одного основного состояния в другое основное состояние осуществляются, операторами . Переход из сечения основного состояния в смежное состояние kS осуществляется оператором (а из смежного в исходное сечение основного состояния – оператором ). Переход из сечения основного состояния 6S в смежное состояние 7S осуществляется оператором (а из смежного в исходное сечение основного состояния – оператором ). Переход из сечения основного состояния 10S в смежное состояние 11S осуществляется оператором (а из смежного в исходное сечение основного состояния – оператором ). Находясь в основном состоянии (точнее, в том или ином его сечении), S осуществляет вывод подцелей. Находясь в (k-м) смежном состоянии, S исправляет логическую ошибку (k-го типа), допущенную ЛПР при анализе целей.

а) б)

Рис. Граф переходов семиотической системы S: а) из основного в основное

состояние; б) из сечения основного состояния в смежное и обратно

При формировании куста графа целей такт функционирования системы S, взаимодействие которой с ЛПР и моделью М базовых знаний осуществляется с помощью интерфейса И1 и одного из внутренних интерфейсов системы анализа и синтеза целей [1], состоит из следующих укрупненных этапов и процедур, реализуемых при их выполнении.

Этап 1. s=0, где s – номер подцели.

Этап 2. Принятие предложения-цели сt, определение целевой ситуации M на сt и класса Âic целевой ситуации на сt.

Этап 3. Формирование с1=сt, если s=0 (т. е. если принято первое из (m+1) предложений-целей < с1, с2,…, сm+1> куста ), и переход к этапу 2. В противном случае с2= сt, s=s+1.

Этап 4. Определение класса Â макроситуаций на паре целей < c1, c2 > и формирование соответствующего ему основного состояния оSij системы S.

Этап 5. Сохранение индексов класса Âijc1,c2 макроситуаций, если введена первая (s=1) подцель: a=i, b=j. Переход к этапу 7.

Этап 6. Проверка i=a, j=b (индексов класса Âijc1,c2 макроситуаций на паре целей < c1, c2 >). Удаление подцели с2, если i¹a и/или j¹b, и переход к этапу 1.

Этап 7. Заполнение таблицы ролевых (j-х) фраз предложений-целей < c1, c2 > и соответствующей характеристической таблицы [2].

Этап 8. Определение класса i микроситуаций на фразах < f1j, f2j > (точнее, на < f1jr, f2js>, rÎ1(1)l1, sÎ1(1)l2; l1, l2 – число фраз соответственно в с1, с2).

Этап 9. Формирование сечения оM модели M, соответствующего множеству фраз f1j цели с1 и компонентов этих фраз, используемых в сечениях , , основного состояния оSij (, , ) системы S.

Этап 10. Проверка выводимости с2 из с1 на основе базовых знаний 1-го и 2-го уровней об анализе и синтезе целей (оM) и собственных знаний S о зависимостях между целевыми ситуациями. Если соответствующие этим знаниям семантические отношения подчинения на < f1j, f2j > в состоянии системы не выполнены, установление типа k логической ошибки анализа и полагания целей и переход S посредством в смежное состояние kSij, (kÎ{1, 2, 3,-1, 8}), в котором формулы, выражающие эти отношения на фразах, выполнены.

Вывод активных семантических отношений (Jk), выполнение которых приводит к исправлению логических ошибок в с2, изменению данной цели и переходу системы посредством вновь в состояние 4+S, в котором осуществляются:

1) преобразование предложений-целей < c1, c2 > в логические формулы F1, F2 посредством O1-преобразователя [1] и заполненных на этапе 7 таблиц;

2) построение формулы временной логики, интерпретируемой в логике утилитарных оценок как общая логика преобразований;

3) построение соответствующей формулы логики частичного причинения;

4) определение утилитарной ценности подцели относительно абсолютной ценности цели, исходя из результатов предыдущих этапов и определения DG3 логики утилитарных оценок;

5) вывод из цели подцели по правилу (гипотеза ЛПР об истинности суждения о целевой ситуации, описанной формулой F2 верна).

Этап 11. Сохранение (исходной или исправленной) подцели с2 формируемого куста графа с помощью интерфейса И1 в первом листовом узле (), если s=1. В противном случае – 2, переход к этапу 12.

Этап 12. Проверка выводимости подцели с2 из первой подцели с1 (точнее, ) текущего куста целей в состоянии , используя оM и собственные знания S о зависимостях между целевыми ситуациями. Если семантические отношения сопоставленности, соответствующие этим знаниям, на < f1j, f2j > не выполнены, установление логической ошибки типа 7 и переход S посредством 7,6ij в смежное состояние 7S, в котором формулы, выражающие данные отношения на фразах, выполнены. Вывод активных семантических отношений, исправляющих логическую ошибку несопоставленности целей, и переход системы посредством 6,7ij в состояние 6S, в котором на основе процедур, аналогичных процедурам 1–5 этапа 10, по правилу осуществляется вывод логической формулы F2.

Этап 13. Проверка окончания ввода подцелей текущего куста целей. Если не все подцели системой S приняты, переход к этапу 2.

Этап 14. Проверка полноты совокупности целей <>, выведенных из с1, используя оM и собственные знания системы S о целевых ситуациях. Если семантические отношения полноты на <>, соответствующие этим знаниям, не выполнены, установление типа 7 логической ошибки и переход системы S посредством 11,10ij в смежное состояние , в котором формулы, выражающие данные отношения на фразах, выполнены. Вывод активных семантических отношений, исправление логической ошибки неполноты целей (а, значит, изменению с2) и переход системы посредством 10,11ij вновь в состояние . Вывод по правилам и логических формул, соответствующих предложениям-целям cÎC’, на основе процедур, аналогичных процедурам 1–5 этапов 10 и 12, так, что набор целей < Сk, С' >, где Сk – совокупность подцелей, определенных ЛПР, является полным.

Метод моделирования структурных схем целедостижения. В отличие от (m-1)-уровневого графа целей , в котором -я вершина (цель) -го уровня (, , – число целей -го уровня, подчиненных -м целям -го уровня (,  – число целей -го уровня) обозначена через , в (m+1)-уровневом графе цель обозначается через .

Целям в графе поставлены в соответствие ji-е цели i-го уровня графа , синтезированные ЛПР из совокупностей следующих целей (i+1)-го уровня: (ji+1=d)-й, (d+1)-й,…,(d+nd)-й, обозначенных через .

Начальная ССЦД, представляемая в виде графа , формируется в процессе преобразования-I графа , являющегося результатом анализа целей, полагания подцелей и моделирования рассуждений об этих целях и подцелях, которое включает следующие процедуры, выполняемые на соответствующих этапах.

Этап I.1. Дополнение по сравнению с графа m-м уровнем с единственной вершиной ( – (m+1)-уровневый граф. Роль аналогична роли начальной вершины в сетевом плане-графике, поэтому соответствующая ей цель рассматривается как не требующая достижения начальная цель синтезируемой ССЦД с формулировкой: «начать целедостижение». Дополнение графа дугами, связывающими с вершины, являющиеся листьями графа .

Этап I.2. Отношения подчинения между целями в полученном на предыдущем этапе графе целей заменяются их инверсией.

Этап I.3. Формулировки всех неопределенных целей, свойства которых в графе были заданы лингвистическими или интервальными значениями, уточняются в графе за счет дополнительной информации, полученной ЛПР в период между этапами анализа и синтеза целей.

Логическая корректность получаемой таким образом модели начальной ССЦД обеспечивается логической корректностью соответствующей модели как результата анализа и полагания целей и рассуждений об этих целях.

В случае определенных целей модель служит основой формирования исполнительного плана деятельности РХК, соответствующего целевому исполнительному плану . Если же требованию определенности отвечают не все цели начальной ССЦД, возникает необходимость в моделировании конечной ССЦД, представляемой в виде семантического графа [1].

Конечная ССЦД формируется в процессе преобразования-II графа , которое состоит в семантическом уточнении графа путем синтеза ЛПР целей его вышележащих уровней из целей нижележащих уровней. В результате преобразования-II цель исходного графа в результирующем графе заменяется на цель или на некоторый подграф графа который детализирует процесс достижения цели в конкретном подразделении РХК.

В процессе синтеза используются все цели графа , кроме , которые переименовываются и переиндексируются, начиная с (m-1)-го уровня: нижний двойной индекс копируется из соответствующей цели в графе и обозначает номер уровня графа и номер цели на этом уровне; в верхнем индексе копируются индексы соответствующих целей в графе , тем самым обозначается список целей предшествующего уровня, являющихся частичными причинами достижения данной цели (например, исходные ji-х вершины (цели) i-го уровня графа и являющиеся результатом синтеза указанных целей вершины обозначаются как ).

К конкретизации целей , синтезируемых из совокупностей целей , могут привести их математическое оценивание и выбор вариантов достижения в конкретных подразделениях РХК.

Процесс реализации целевого плана представляется в виде . Граф является исполнительным целевым планом и служит каркасом плана деятельности РХК (плана достижения целей), который формируется путем соотнесения с каждой целью (вершиной графа ) задачи и мероприятий по ее достижению. В случае ограниченных ресурсов решается задача распределения ресурсов по целям. Результат указанного соотнесения может быть представлен в виде графа целей и задач или сетевого плана-графика мероприятий по достижению целей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассмотренные методы реализованы в [3].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лукьянова модели и методы анализа и синтеза целей систем производственной сферы / // Известия КГТУ. – №13. – 2008.- С. 143–148.

2. Лукьянова -методологические основы структурно-целевого анализа и синтеза организационно-технических комплексов /.- СПб.: Наука, 20с.

3.  М. Программное средство «Анализ и синтез систем целедостижения». / //Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № от 01.01.2001. – М.: ФГУ ФИПС, 2008.

THE METHODS OF ABTOMATIZED OF GOAL ANALYSIS AND SYNTHESIS AND FORMING OF SYSTEMS OF GOALS FOR FISHING INDUSTRY

L. M. Lukianova

The paper deals with the methods of analysis and synthesis of goals for fishing industry systems that allows decision-makers to eliminate logical errors in the results of these processes and do their solutions well founded.