Инновационные интеллектуальные технологии. Конструирование методов концептуального анализа технических систем

9. Кун Д. Основы психологии: Все тайны поведения человека. - СПб.: ПРАЙМ-ЕВРОЗНАК, 2003. -864 с.

10. Кэрри Л. Купер, Филипп Дж. Дейв, Майкл П. О’ Драйсколл. Организационный стресс. Теории, исследования и практическое применение / Пер. с англ. - Х.: Изд-во Гуманитарный центр, 2007. - 336 с.

11.Мацумото Д. Психология и культура. - СПб.: ПРАЙМ-ЕВРОЗНАК, 2002. - 416 с.

12. Selye H. A. Syndrome Produced by Diverse Nocuous Agents // Nature. Vol. 138, July 4 1936. - 32 р.

13. Янковская А. Е., Казанцева Н. В., Муратова Е. А., Черногорюк Г. Э. Методология формирования здоровьесохраняющих управленческих решений при коммуникативном стрессе на основе интеллектуальной информационной системе ДИАКОР-КС // Фундаментальные исследования. 2007. №3. С. 94-97.

14. Янковская А. Е., Казанцева Н. В. Пути дальнейшего развития интеллектуальной системы поддержки диагностики состояний коммуникативного стресса на рабочем месте для практического здравоохранения / Современные информационные и телемедицинские технологии для здравоохранения: Материалы II Международной конференции. - Минск: ОИПИ НАН Беларуси, 2008. С. 344-348.

15. Yankovskaya A. E., Gedike A. I., Ametov R. V., Bleikher A. M. IMSL0G-2002 Software Tool for Supporting Information Technologies of Test Pattern Recognition // Pattern Recognition and Image Analysis. 2003. Vol.13, No. 4. Р. 650-657.

УДК 7.011 + 681.51 + 519.7

ИННОВАЦИОННЫЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ. КОНСТРУИРОВАНИЕ МЕТОДОВ КОНЦЕПТУАЛЬНОГО АНАЛИЗА ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

Д. В. Бутенко, к.т.н., доцент кафедры САПР и ПК Тел.: (844 2) 420 830, e-mail: gindenburg@mail.ru Волгоградский государственный технический университет

http://www.vstu.ru

Approaches to solving problems of determination of the invariant structure of the sjs-tems analysis method are designed. It allows to create the complex analysis method.

Разработаны подходы, позволяющие приступить к решению задачи определения инвариантной структуры метода анализа систем, а также начать выделение и рассмотрение задач и процедур, которые должны входить в этот обобщенный метод концептуального анализа систем.

Ключевые слова: концептуальное проектирование, системный анализ, инновационные технологии проектирования.

Keywords: conceptual design, systems analysis, innovation technologies of design.

В объявленной NBIC-конвергенции когнитивные технологии занимают доминирующее положение. Они определяют базу для остальных составных частей 6го и 7го технологического уклада. Основой и неотъемлемой частью любых когнитивных технологий является анализ и синтез концептов, т.е. процедуры концептуального проектирования (КП). Таким образом, КП пронизывает все сферы интеллектуальной деятельности современного человека. Её результат - варианты концепций проектируемой технической системы (ТС) как в целом, так и ее отдельных частей. «Концепт» (лат.) - содержание понятия, смысл. Концепт — инновационная идея, содержащая в себе креативный смысл [1]. В общем виде КП - начальная стадия проектирования, на которой принимаются определяющие последующий облик решения в физическом и конструктивном планах, проводится исследование и согласование с последующей оптимизацией параметров созданных технических решений. Результатом КП является семантическое концептуальное описание проектного решения, полученного на основе сгенерированной новой идеи.

Интенсификация процессов анализа и синтеза концептов, особенно процессов генерации новых идей, формализация этих процессов, выявление закономерностей их протекания представляет собой тенденции развития КП. Концептуальное проектирование выводит интуицию челове-

ка на другой системный уровень, придает ей широкие возможности для анализа и предвидения результатов проектной деятельности.

Из известных способов описания систем на концептуальном уровне, ориентированных на компьютерную реализацию, наиболее обоснованным является описание, приведенное в [6]. В нем выделены следующие уровни с соответствующим им главными задачами:

• выбор или генерация главной полезной функции системы или главной потребности общества, удовлетворяемой с помощью этой системы;

• выбор или генерация функциональных структур системы;

• выбор или генерация принципа действия системы;

• выбор или генерация технического решения;

• выбор или генерация принципа действия системы;

• выбор или генерация технического решения;

• выбор или генерация параметрического решения.

Функциональная структура - это совокупность элементов системы и выполняемых ими функций, определяющих строение и алгоритм функционирования системы. Принцип действия (ПД) - это совокупность явлений на более низких иерархических уровнях , обуславливающих протекание процессов в системе и являющихся причиной внешних свойств системы. Техническое решение (ТР) - это качественное описание системы с указанием технологического и конструктивного оформления (в широком смысле этих понятий), а также алгоритма функционирования. Параметрическое решение (ПР) - это полное описание системы с указанием количественных технологических и конструктивных параметров [2].

На этапе определения существующих открытых задач КП был проведен анализ литературных данных по современным методам КП. Было рассмотрено 26 методов КП. Результаты показывают, что данная область науки интенсивно развивается в следующих направлениях:

• формирование информационных фондов различных эвристик для объектно-ориентированных областей;

• поиски путей интенсификации поисковой деятельности человека с помощью психологической активизации;

• формализация процессов получения технических решений с привлечением теории искусственного интеллекта, методов и способов создания банков данных и банков знаний.

Это перечисление говорит как о разрозненности направлений в этой области научных исследований, так и о сложности проблем КП, которые лежат на пересечении системологии, эпистемологии, искусственного интеллекта, системотехники. Был выявлен ряд системных проблем современного концептуального проектирования, в частности: отсутствие использования аппарата системологии, из теории искусственного интеллекта для описания процедур КП применяются только дедуктивные модели, проблема новизны создаваемых технических решений и способы ее обеспечения практически не рассматривается, не в полной мере применяется системный подход к задачам анализа технических систем.

Системный подход как современная методология познания и исследования опирается на описание инварианта системы при заданном наборе свойств, раскрывающих саму суть понятия системы [1]:

•наличие совокупности элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом;

•целостность - принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих ее элементов и невыводимость из последних свойств целого, зависимость каждого элемента, свойства и отношения системы от его места, функции и т.д. внутри целого;

•структурность - возможность декомпозиция системы на компоненты, установление связей между ними;

•иерархичность - каждый компонент системы может рассматриваться как система(подсистема) более широкой глобальной системы;

•связанность и взаимодействие с внешней средой;

•наличие поведения, зависящего от свойств ее структуры, как реакция взаимодействия с внешней средой, так и результат собственного развития;

•наличие процессов управления и передача в них информации для обеспечения устойчивости функционирования;

•и другие.

Проведенное исследование современных методов концептуального проектирования систем, показало отсутствие подходов к анализу систем с точки зрения полноты представленных свойств систем. Исходя из этого, можно заключить, что современный исследователь, применяя существующие методы, изначально ограничен, т.к. всегда и неизменно воспринимает не феномены явлений и свойств объекта исследования в их завершенной целостности, а лишь их проекции в относительно теоретических конструкций, построенных на основе процедур конкретного метода исследования и проектирования.

Из этого следует вывод о том, что процедуры концептуального проектирования систем нуждаются в дополнении процедурами специализированного вида анализа, каждая из которых будет направлена на выяснение соответствий для каждого из инвариантных свойств систем.

В частности данные аналитического обзора методов КП показывают, что ни в одном современном методе для анализа и генерации решений не используется понятие целостности, являющейся основной категорией существования и функционирования систем.

Несмотря на приоритет холистического подхода (от греч. оЛод, «целый, цельный») к проектированию систем и его определяющее влияние на обеспечение эффективности функционирования создаваемых систем, реально разработанных методик анализа систем с позиций целостности в настоящее время в литературе не обнаружено.

Известно определение целостности [5]: конструкция целого выражает идею любого объекта, явления или процесса как составного целого. Любой процесс или система, рассматриваемая как целое, представляет собой совокупность двух противоположных полярных сущностей, которые взаимодействуют между собой, причем это взаимодействие руководится третьей регулирующей сущностью. Существо этой идеи составного целого заключается в том, что полюса в любом объекте, выражая единство его противоположных свойств, проявляют внутреннюю активность в том, что притягиваются друг к другу и в этом притяжении «ищут» некоторое общее пространство - пространство синтеза.

Если говорить об обобщении состава процедур методов, использующихся в концептуальном проектировании, то это, прежде всего, следующие процедуры, которые объединяются в две группы: целеполагания и целедостижения [3]. Эти процедуры взаимосвязаны и проникают друг в друга. К группе целеполагания относятся процедуры анализа прототипа и постановки задачи на проектирование. К группе целеполагания отнесены следующие процедуры: синтез концептуальных решений, оценка и выбор. Комбинация этих процедур образует тот или иной метод. Что касается задачи целеполагания, то для всех рассмотренных методов она представляет собой требования по совершенствованию прототипа.

Целью данного доклада является определение состава процедур по концептуальному анализу систем в аспекте целостности.

Поскольку концептуальное проектирование систем относится к области с интенсивно выраженными НЕ-факторами: неполнотой, неопределенностью, противоречивостью и недостаточностью информации для принятия решений, то адекватным является рассмотрение задач концептуального проектирования с наиболее общих конструктивных позиций. Надо отметить, что такое рассмотрение осуществляется еще и потому, что системология является основой компьютеризации любого процесса построения систем.

С точки зрения системологии [4] наиболее интересным результатом концептуального анализа проектирования является результат, когда система должна удовлетворять принципу целостности. «Отрицание есть позитивный элемент целого». Только такие системы являются устойчивыми. Тогда согласно принципам системологии конечный облик системы должен описываться следующим образом:

SuperM=( М as _,s М) для которой система объекта будет иметь вид 0=({(а„ Д, лГЧ \ieN, },{Ь,, В, \ j е NJ),

где N„={1, 2.п}, a Nm={l, 2..т};

ai - элементы системы; Ai - множество проявлений свойств этих элементов;

bj - база, т.е. любое свойство, используемое для определения различий, аспект;

Bf - множество элементов базы;

л, - семантическая конъюнкция, семантическое отрицание.

Метасистема (superM ) на каждом системном уровне должна представлять собой семантическую конъюнкцию двух полярных систем, т.е. элементы этих систем обладают противоположными свойствами. Задача модернизации старой или создания новой системы считается поставленной, если сформулировано дерево конфликтов для данной ветви синтеза по «алгоритму» проектирования.

Таким образом, для решения задачи целеполагания необходимо применение описанной формулы системы объекта, где в качестве системологической базы должны быть использованы уровни описания технической системы, взятые из [1]. Тогда процедуры КП будут дополнены следующим рядом новых видов анализа в аспекте целостности: анализ целей системы, анализ функциональной структуры, анализ принципов действия, анализ технического решения.

Например, для анализа целей системы строится трехдольный направленный граф, содержащий множество основных целей системы, множество подцелей и множество инверсных подцелей. Такой орграф можно интерпретировать как иерархию целей исследуемого прототипа. Первый элемент множества целей соответствует цели главной полезной функции системы. Нижестоящие элементы множества целей рассматриваются в упорядоченной важности относительно главной полезной функции. Такая организация соответствует декомпозиции главной цели на иерархическую совокупность целей и подцелей, достигаемых в ходе функционирования системы. Таким образом уточняется задача целеполагания: выделяются существующие и инверсные функции, которые необходимы для проектирования новой системы.

Движение по оставшимся уровням описания иерархии системы позволяет наиболее полно решить задачу целеполагания с указанием прямых и инверсных компонентов каждого уровня

Реализация в концептуальном проектировании принципов системного подхода, ориентированных на раскрытие целостности, связана с основной тенденцией развития и интенсификации когнитивной компоненты существующих методов концептуального проектирования. Современное общесистемное развитие методов концептуального проектирования систем и инновационных информационных технологий неизбежно приведет к принципиальным изменениям в подходах и методах инновационного проектирования и, как следствие, изменит интеллектуальную культуру проектировщиков и управленцев, и расширит возможности креативного класса общества.

Автор считает, что в данной работе новыми являются следующие положения и результаты: новые подходы решения задачи целеполагания за счет выполнения концептуального анализа технических систем в аспекте целостности.

Литература

1.Википедия - электронный ресурс, режим доступа: http://ru.wikipedia.org/

2. Автоматизация поискового конструирования / Под редакцией А. И. Половинкина. -М: Радио и связь, 1981. -334 с.

3.Технология концептуального проектирования / Под ред. С.П. Никанорова. 2-е стереотип. изд. -М.: Концепт, 2008. - 580с.

4. Клир Д. Системология. Автоматизация решения системных задач. -М.: Радио и связь, 1990, - 540

с.

5. Теслинов А. Г. Развитие систем управления: методология и концептуальные структуры. - М.: «Глобус», 1998. - 229 с.

6. Концептуальное проектирование. Развитие и совершенствование методов: Монография.

[коллективная] / В. А. Камаев, Л. Н. Бутенко, А. М. Дворянкин, С. А. Фоменков, Д. В. Бутенко, Д. А.

Давыдов, А. В. Заболеева-Зотова, И. Г. Жукова, А. В. Кизим, С. Г. Колесников, В. В. Костерин, А. В.

Петрухин, М. В. Набока. - М.: Машиностроение, №1. 2005. - 360 с.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО ФИЗИКЕ

А. Г. Кравец, д.т.н, профессор кафедры «САПР и ПК»

Тел. (844 2) 248 920, e-mail: agk@gde.ru О. В. Титова, ассистент кафедры «САПР и ПК»

Тел. (844 2) 248 920, e-mail: titova-vgtu@mail.ru Волгоградский государственный технический университет

http://www.vstu.ru