П.И. Сагайда               Информационная               технология               моделирования               сложных систе...
Задача поддержки принятия решения                              Что будет с ситуацией                              через та...
Актуальность   Основная сложность, возникающая при    построении моделей организационно-    технических систем:   аналит...
Актуальность   Научным направлением, лежащим в основе    исследования задач, обладающих такими    характеристиками, являе...
Нечеткая когнитивная карта (НКК)                                        Фактор 2                                 +0,7     ...
Этапы анализа при построении НКК                             Определение целевыхПолучение матрицы            факторов, кот...
Этапы моделирования с использованием НКК Моделирование                        Управляемое развитие саморазвития системы   ...
Модель потребления          электроэнергии в регионе [1]                 Стоимость электроэнергии, R                 Сос...
Знаковый взвешенный граф модели Робертса              Стоимость                                  Состояние             эле...
Матрица взаимовлияний                 Число     Число     Численно    Состояние   Стоимост    Энергетиче   Потреблени     ...
Начальные тенденции                Начальные                тенденции                            0,25    0,25           0,...
Моделирование саморазвития системы          движение системы в пространстве состояний                       с учетом начал...
Моделирование саморазвития                        системы [1]                 Начальные   Саморазвитие    0,4             ...
Моделирование управляемого                   развития системы Управляющие факторы - “входные” факторы когнитивной модели  ...
Моделирование управляемого развития    системы [1]       Управляющий фактор Значение                                      ...
Решение обратной задачи             управления                                                    N                   +g (...
Общий вид интерфейса и некоторых       операций в MatLAB
Пример: НКК взаимовлияния факторов   производственной деятельности машиностроительного предприятия                Факторы,...
Фрагмент матрицы смежности факторов        производственной деятельности      машиностроительного предприятия     1       ...
Развитие отдельных факторов модели                   предметной области                            1,6                    ...
Начальные и требуемые уровни развитияряда факторов для решения обратной задачи     Наименование и начальный уровень развит...
Результаты решения обратной задачи на с использованием разработанной НКК          Результаты управляемого развития при спр...
Направление дальнейшейработы   В рамках предложенной информационной    технологии разработать формализованную    модель, ...
Схема преобразования общей онтологии                       при построении НКК                comp              rimci      ...
Методика витягу нових знань з використанням                 онтологій              Універсальна онтологія                 ...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Информационная технология моделирования сложных систем с помощью нечетких когнитивных карт.

745 views

Published on

"Информационная технология моделирования сложных систем с помощью нечетких когнитивных карт."
Сагайда П.И., к.т.н, кафедра КИТ.

0 Comments
2 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
745
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
10
Comments
0
Likes
2
Embeds 0
No embeds

No notes for slide
  • The choice of justified realistic variant of regional development policy is a very complicated problem. Let's consider an example of regional model created for the purpose of administrative decisions effectivization, making by administration of the Volgograd region.
  • Factor 2 results in rising of Factor 1 , and a deterioration of the Factor 2 causes a flow-out of Factor 1 . Interference of the factors is displayed with the help of a cognitive map (model), which represents a sign (weighted) oriented graph.
  • F. Roberts considered that the problem of Electric energy demand is possible to describe adequately with seven factors: Electricity charges, R; State of environment, Q; Generating capacity, C; Electric energy demand, U; Population, P; Number of enterprises, F; Number of work places, J
  • Interference of the factors is displayed with the help of a cognitive map (model), which represents a sign (weighted) oriented graph. The arc (Q,P) has plus, as an improvement of the environment results in rising of population, and a deterioration of the environment causes a flow-out of population. The arc (U,Q) has minus, as an increase of electric energy demand makes worse state of environment and vice versa.
  • Situation self-development (development of a situation without any action on processes in it)
  • Development of a situation under chosen set of activities (controls)
  • Development of a situation under chosen set of activities (controls)
  • Информационная технология моделирования сложных систем с помощью нечетких когнитивных карт.

    1. 1. П.И. Сагайда Информационная технология моделирования сложных систем с использованием нечетких когнитивных карт
    2. 2. Задача поддержки принятия решения Что будет с ситуацией через такое-то время, если ничего не предпринимать?Что повлечет за собойкакое-либоуправленческое решение?
    3. 3. Актуальность Основная сложность, возникающая при построении моделей организационно- технических систем: аналитическое описание либо статистическое наблюдение зависимостей между входными и выходными параметрами таких систем затруднено, а зачастую невозможно; приходится прибегать к субъективным моделям, основанным на экспертной информации, обрабатываемой с привлечением логики «здравого смысла», интуиции и эвристик.
    4. 4. Актуальность Научным направлением, лежащим в основе исследования задач, обладающих такими характеристиками, является методология когнитивного моделирования. Наиболее эффективным классом когнитивных моделей являются нечеткие когнитивные модели (карты), для задач: исследования структуры моделируемой системы; получения прогнозов ее поведения.
    5. 5. Нечеткая когнитивная карта (НКК) Фактор 2 +0,7 -0,7это модель ПрО, Фактор 1представленная знаковымвзвешенным графом G(V,A), Фактор 3в котором: вершины V – совокупность факторов дуги A – взаимовлияния факторов, вес дуги – сила и направление “очень слабое”- 0.1влияния фактора “умеренное” - 0.3 “существенное” - 0.5 “сильное“ - 0.7 “очень сильное“ - 0.9
    6. 6. Этапы анализа при построении НКК Определение целевыхПолучение матрицы факторов, которыесмежности, представляют интерес дляописывающей аналитика с точки зрениявзаимовлияния изменения ресурсов ихфакторов в модели реализации Выбор набора управляющих Определение начальных факторов, изменением ресурсов тенденций изменения в которых можно управлять факторов путем внесения стимулов (управляющих воздействий)
    7. 7. Этапы моделирования с использованием НКК Моделирование Управляемое развитие саморазвития системы (развитие в присутствие (развитие системы при управляющих отсутствии управляющих воздействий) воздействий) Получение требуемых значений управляющих воздействий для достижения желаемых ресурсов в целевых факторах (решение обратной задачи)
    8. 8. Модель потребления электроэнергии в регионе [1]  Стоимость электроэнергии, R  Состояние окружающей среды, Q  Энергетические мощности, C  Потребление электроэнергии, U  Численность населения, P  Число предприятий, F  Число рабочих мест, J1. Робертс Ф.С. Дискретные математические модели с приложениями ксоциальным, биологическим и экологическим задачам. – М.: Наука, 1986. –496 с.
    9. 9. Знаковый взвешенный граф модели Робертса Стоимость Состояние электроэнерг окружающей ии, R среды, Q - - - +Энергетическ Потребление Численностьие мощности , электроэнерг + + населения , P C ии, U + + + Число Число + предприятий , рабочих F мест, J
    10. 10. Матрица взаимовлияний Число Число Численно Состояние Стоимост Энергетиче Потреблени предприя рабочих сть окружающе ь ские е тий мест населения й среды электроэн мощности электроэне ергии ргииЧисло 0 0,5 0 0 0 0 0,5предприятийЧисло 0 0 0,3 0 0 0 0рабочих местЧисленность 0 0 0 0 0 0 0,2населенияСостояние 0 0 0,2 0 0 0 0окружающейсредыСтоимость 0 0 0 0 0 0 -0,4электроэнергииЭнергетическ 0,3 0 0 0 -0,5 0 0ие мощностиПотребление 0 0 0 -0,5 0,2 0,2 0электроэнергии
    11. 11. Начальные тенденции Начальные тенденции 0,25 0,25 0,25 0,25Число 0,25предприятий 0,2Число рабочих 0,25местЧисленность 0,25населения 0,15Состояние 0,10окружающейсреды 0,1 0,1Стоимость 0,05 0,1электроэнергииЭнергетически 0,10 0,05 0,05е мощности 0,05Потребление 0,05электроэнергии 0 Число Число рабочих Численность Состояние Стоимость Энергетические Потребление предприятий мест населения окружающей электроэнергии мощности электроэнергии среды
    12. 12. Моделирование саморазвития системы движение системы в пространстве состояний с учетом начальных тенденций ( ) x(t ) = I N + A + A 2 + ... + A k + ... + A t ( x(0) ) T x(t ) вектор-столбец значений факторов модели на t-м шаге моделирования, размером 1*n; матрица взаимовлияния факторов (матрица смежности для НКК) A размера размером n*n; единичная матрица размером n*n, где n - количество концептов в НКК IN x(0) вектор значений начальных тенденций факторов размером 1*n.
    13. 13. Моделирование саморазвития системы [1] Начальные Саморазвитие 0,4 0,4 тенденции 0,36 0,35Число 0,25 0,30предприятий 0,3 0,3Число рабочих 0,25 0,40мест 0,26 0,25 0,25 0,25 0,25Численность 0,25 0,36населения 0,2Состояние 0,10 -0,03окружающей 0,15 0,15среды 0,1 0,1Стоимость 0,1 0,05 0,03электроэнергии 0,05 0,05 0,05Энергетические 0,10 0,15 0,03мощности 0Потребление 0,05 0,26электроэнергии -0,03 -0,05 Число Число рабочих Численность Состояние Стоимость Энергетические Потребление предприятий мест населения окружающей электроэнергии мощности электроэнергии среды
    14. 14. Моделирование управляемого развития системы Управляющие факторы - “входные” факторы когнитивной модели ( ) T ( )x(t ) = I N + A + A 2 + ... + A t ( x(0) ) + I N + A + A 2 + ... + A t −1 B( u(0) ) T x(t ) вектор-столбец значений факторов модели на t-м шаге моделирования, размером 1*n; матрица взаимовлияния факторов (матрица смежности для НКК) A размера размером n*n; IN единичная матрица размером n*n, где n - количество концептов в НКК B матрица размером n*m, определяющая управляющие факторы в НКК u(0) матрица размером n*m, определяющая управляющие факторы в НКК
    15. 15. Моделирование управляемого развития системы [1] Управляющий фактор Значение 1 Стоимость электроэнергии 0,20 Началь Самораз 0,40,39 Управл 0,4 ные витие 0,37 яемое 0,36 тенден ции развити 0,35 е. 0,3 0,3 0,29Число 0,25 0,30 0,29предприятий 0,26 0,25 0,25 0,25 0,25Число рабочих 0,22 0,25 0,40 0,39мест 0,2 0,17Численность 0,25 0,36 0,37населения 0,15 0,15 0,13 0,1 0,1Состояние 0,10 -0,03 0,01окружающей 0,1среды 0,05 0,05Стоимость 0,05 0,03 0,05 0,03 0,22 0,01электроэнергии 0Энергетические 0,10 0,15 0,13мощности -0,03 -0,05 Number of Number of work Population State of Electricity Generating Electric energyПотребление 0,05 0,26 0,17 enterprises places environment charges capacity demandэлектроэнергии
    16. 16. Решение обратной задачи управления N +g (0) = (CQB) ( y − CQx(0)) * * Q = ∑ Ak ≅ ( I N − A) −1 k =0 g*(0) искомый вектор управляющих значений y* вектор значений целевых факторов Q транзитивное замыкание матрицы A C матрица размера k*n, которая показывает какие факторы в модели являются целевыми A матрица взаимовлияния факторов размера n*n x(0) вектор значений начальных тенденций факторов размером 1*n B матрица размера n*m, которая показывает какие факторы в модели являются управляющими
    17. 17. Общий вид интерфейса и некоторых операций в MatLAB
    18. 18. Пример: НКК взаимовлияния факторов производственной деятельности машиностроительного предприятия Факторы, влияющие на производственную деятельность машиностроительного предприятия № Фактор модели Начальный п.п. уровень развития 1 Компетентность и квалификация персонала Ниже среднего 2 Уровень корпоративной культуры Ниже среднего 3 Мотивация персонала Низкий 4 Лояльность персонала к проводимым изменениям Отрицательный низкий 5 Производительность труда на предприятии Между «низкий» и «ниже среднего» 6 Маркетинговая активность предприятия Ниже среднего 7 Анализ перспективных потребностей в продукции Низкий предприятия 8 Доля продаж новой техники в общих продажах Между «низкий» и «ниже предприятия среднего» 9 Время на проектирование и подготовку производства к Выше среднего выпуску новой техники 10 Соответствие новой техники заявленным Низкий перспективным параметрам 11 Технический и технологический уровень Ниже среднего разрабатываемой новой техники … … …
    19. 19. Фрагмент матрицы смежности факторов производственной деятельности машиностроительного предприятия 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 0 0.7 0.92 0.5 0 -0.73 0.9 0 0.74 0 -0.4 -0.55 0 -0.66 0 0.57 0 0.8 0.88 09 0.3 010 0.5 0 0.711 -0.6 012 … …
    20. 20. Развитие отдельных факторов модели предметной области 1,6 1,4 1,2Уровень развития факторов Доля продаж новой техники в общих 1 продажах предприятия Соответствие новой техники заявленным перспективным параметрам 0,8 Инвестиционная привлекательность предприятия Конкурентоспособность предприятия 0,6 Рентабельность новой техники Степень финансовой устойчивости 0,4 0,2 0 1 2 3 4 5 6 Этапы имитационного моделирования
    21. 21. Начальные и требуемые уровни развитияряда факторов для решения обратной задачи Наименование и начальный уровень развития возмущающих факторов № Фактор модели Начальныйп.п. уровень развития4 Лояльность персонала к проводимым изменениям Отрицательный ниже среднего9 Время на проектирование и подготовку производства Ниже среднего к выпуску новой техники23 Степень износа элементов производственных фондов Ниже среднего26 Уровень потребительской активности Отрицательный низкий27 Уровень экономической и маркетинговой активности Выше среднего конкурентов Значения факторов, являющиеся требуемым результатом развития ситуации на предприятии № Наименование фактора Требуемый п.п. результат развития 8 Доля продаж новой техники в общих продажах 0.3 предприятия 10 Соответствие новой техники заявленным перспективным 0.7 параметрам 16 Инвестиционная привлекательность предприятия 0.5 17 Конкурентоспособность предприятия 0.5 19 Рентабельность новой техники 0.3 28 Степень финансовой устойчивости 0.7
    22. 22. Результаты решения обратной задачи на с использованием разработанной НКК Результаты управляемого развития при спрогнозированном вложении ресурсов в управляющие факторы № п.п. Наименование фактора Требуемые Результаты вложения управляемого ресурсов развития … … … … 5 Производительность труда на 0 0.2832 предприятии 6 Маркетинговая активность 0.38 0.5734 предприятия 7 Анализ перспективных потребностей 0 0.5151 в продукции предприятия 8 Доля продаж новой техники в общих 0 0.3000 продажах предприятия 9 Время на проектирование и 0 -0.8333 подготовку производства к выпуску новой техники 10 Соответствие новой техники 0 0.7000 заявленным перспективным параметрам 11 Технический и технологический 0 0.2167 уровень разрабатываемой новой техники … … … …
    23. 23. Направление дальнейшейработы В рамках предложенной информационной технологии разработать формализованную модель, позволяющую выполнить генерацию НКК для произвольной задачи анализа (прогноза) работы сложной предметной области на основе ее общей онтологии. Разработать алгоритм обучения НКК на основе набора прецедентов со сведениями о состояниях ПрО, путем настройки весов связей между факторами (концептами).
    24. 24. Схема преобразования общей онтологии при построении НКК comp rimci cm ci spec rik tax rmn OM : Ont → Ont FCM spec rik spec spec rkn rknck cn ck cn spec spec rnk rnk
    25. 25. Методика витягу нових знань з використанням онтологій Універсальна онтологія Часткові онтології предметної області Різновиди Проектування сховища (бази) онтологій предметної області Онтологія в нотації функціональних залежностей даних про предметну область Атрибут 1 Атрибут 1 Атрибут 1 Атрибут 2 Атрибут 1 Онтологія в нотації UML Таблица БД №1 Атрибут 1 Атрибут 3 Атрибут 4 Таблица БД №n Концепт 1 Концепт 2 Онтологія в нотації Entity-Relationship 1 n Сущность 1 Связь 1 Сущность 3 Сущность 1 Связь 1 Сущность 3 Концепт 3 Концепт 4 Атрибуты Атрибуты Атрибуты Атрибуты Атрибуты k Сущность 2 Сущность 2 Атрибуты Атрибуты Концепт 6 Концепт 5 Імітаційне моделювання (прогнозування розвитку ресурсів) Онтологія у вигляді нечіткої когнітивної карти для предметної області ci ci + rikspec _ spec rkn ck cn ck cn + spec rnk Дії й операції , що забезпечують Обмеження на Навантаження зв’язків міжонтологічні концепти й зв’язки атрибутами й вагами відображення

    ×