Geum.ru

Программа 3 информационные и вычислительные технологии в задачах поддержки принятия решений отчет

Вид материалаПрограмма

Содержание


Общая характеристика работ, выполненных в 2009 г.
Основные (важнейшие) результаты
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7

Проект 4.3.1.3. Разработка методических основ и интеллектуальных компонентов ИТ-инфраструктуры системных исследований в энергетике (Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН)


Общая характеристика работ, выполненных в 2009 г.

Разработка методических основ и применение алгебраических сетей для построения комплекса интеллектуальных систем для задач поддержки принятия решений в исследованиях энергетики над общей сетью программ, данных и знаний, представленных в виде онтологий. Разработка и применение методологии построения совокупности интеллектуальных систем, включающей новые элементы теории алгебраических сетей.

Разработана и применена в области исследований энергетики методология построения и интеграции интеллектуальных компонентов, включающая элементы теории алгебраических сетей для онтологического анализа, когнитивного анализа и событийного анализа.

Выполнена макетная реализация интеллектуальной метасистемы и онтологической базы знаний как компонентов ИТ-инфраструктуры системных исследований в энергетике. Разработаны программные генераторы тезаурусов в стандартных форматах и форматах RDF/OWL. Разработаны XML-структуры и онтологии OWL для основных разделов онтологической БЗ системных исследований в энергетике. Разработан прототип компонента, связывающего элементы когнитивных карт и онтологической БЗ (генератор онтологического пространства).

Выполнена реализация онтологической базы знаний и ее интеграция в ИТ-инфраструктуру системных исследований в энергетике на примерах моделирования и оптимизационных исследований режимов функционирования объектов ТЭК Иркутской области и ряда прикладных инженерных задач. Проведено онтологическое моделирование предметных областей (теплоэнергетика, гидроэнергетика, трубопроводные системы, электроэнергетика, ТЭК) и завершено программирование рабочей версии интеграционной среды для решения задач исследования комплексных теплоэнергетических, гидроэнергетических и транспортных сетей (с учетом требований энергетической безопасности).

На основе информации, полученной при обработке стандартов ГОСТ (ГОСТ Р 51852-2001 – Термины и определения), сформированы дескрипторы основных понятий и терминов используемых на разных уровнях исследований энергетики, контексты идеографических словарей (глоссариев) основных категорий и понятий предметных областей систем энергетики. Разработаны и протестированы программные генераторы тезаурусов и онтологий во внутренних XML/JSON-форматах функционирования и экспортом в стандарты обмена OWL2, ГОСТ 7.25-2001. 1.1.

Разработаны макеты XSLT-правил для интеллектуального компонента, трансформирующие XML-представления элементов когнитивных карт и Joiner-сетей в онтологическое пространство. Разработан прототип интеллектуального компонента, связывающего элементы когнитивных карт и онтологической БЗ.

    Разработана методика построения многоагентных программных комплексов для исследований энергетики. Выполнены проектирование и реализация научно-исследовательского прототипа многоагентного программного комплекса (ПК) ИНТЭК-М, прототипом которого явился использовавшийся ранее для исследований проблемы энергетической безопасности ПК ИНТЭК. Реализованы основные агенты ПК ИНТЭК-М, интегрирующие принципы объектного подхода и методы искусственного интеллекта. Основными из них являются: агент формирования информационных моделей и внесения корректировок, агент задания чрезвычайных ситуаций, агент формирования сценариев развития ТЭК, агент-вычислитель и агент интерпретации результатов вычислительных экспериментов, как в табличном, так и в графическом виде. Рассмотрены вопросы организации взаимодействия агентов с использованием Joiner-сетей.

Разработка методических принципов построения и научных прототипов вычислительных технологий поддержки принятия решений: среды программирования интероперабельных компонентно-объектных моделей, специализированных Web-сервисов и инструментальных средств их экспертной поддержки. Проектирование и реализация инструментария долгосрочного прогнозирования природообусловленных факторов энергетики.

В работах 2009 г. по этому разделу выделены две составляющие: 1) разработка системных программных компонентов (интегрированной программной среды); 2) применение системных программных компонентов для реализации инструментария долгосрочного прогнозирования природообусловленных факторов энергетики.

В первой: разработана принципиальная схема функционирования системы интероперабельных компонентно-объектных моделей (СПИКОМ), как развитие среды программирования ЗИРУС с включением механизмов асинхронного взаимодействия; разработаны структура, механизмы поддержки динамических объектов и макеты компонентов системы интероперабельных компонентно-объектных моделей; разработана структура компонента анализа исходных текстов программ на основе формирования графов связей.

Во второй: разработан метод долгосрочного прогнозирования для произвольных выборок геоклиматической базы данных (ограниченной длительности) на основе применения дискретных вейвлет-преобразований; проведено исследование сложных эвристических алгоритмов системы долгосрочного прогнозирования ГИПСАР на основе разработанного инструментария по формированию графов взаимосвязей объектов.

Разработка методических принципов и научных прототипов информационных технологий поддержки принятия решений: Web-сервисов для визуализации пространственно-распределенной информации и результатов научных исследований и для геомоделирования в системных исследованиях энергетики. Рассмотрение возможностей применения методов неогеографии для визуализации результатов исследований в энергетике.

Проанализированы возможности современного этапа развития Web-сервисов, предполагающего широкое применение и интеграцию глобально доступных и распределенных Web-приложений для визуализации пространственно-распределенной информации и результатов научных исследований. Разработаны прототипы программных сервисов применения спутниковых снимков и карт Google для отображения энергетических объектов и транспортных сетей передачи топлива и электроэнергии для формирования расширенной реальности. Подготовлены примеры макетов ГИС-ориентированных Web-сервисов для Усть-Илимской ГЭС и Новоиркутской ТЭЦ.

Основные (важнейшие) результаты

Методический подход к интеграции представления знаний о предметной области в виде онтологий и программных комплексов с архитектурой, управляемой онтологией, в рамках ИТ-инфраструктуры исследований энергетики

Исполнители:

Массель Л.В., д.т.н., г.н.с.;

Ворожцова Т.Н., вед. инж.;

Скрипкин С.К., к.т.н., с.н.с.;

Копайгородский А.Н., к.т.н., м.н.с.

Предложено одновременно с разработкой ПК, поддерживающего вычислительный эксперимент в предметной области, представлять знания об этой предметной области в виде онтологий и обеспечивать их совместное использование посредством интеграции в рамках ИТ-инфраструктуры исследований энергетики. Разработан методический подход к построению ПК с архитектурой, управляемой онтологией, который включает:
  • методику построения онтологий предметных областей энергетики, учитывающую специфику предметной области;
  • метаонтологию (унифицированную онтологическую модель) для разработки ПК в конкретной предметной области;
  • методические принципы построения интеграционной среды ПК, включающие выбор модели архитектуры ПК и управление интеграционной средой с помощью онтологий;
  • методику построения ПК с архитектурой, управляемой онтологией.

С применением предложенного методического подхода разработаны онтологии предметных областей энергетики (теплоэнергетики и электроэнергетики), реализован программный комплекс ОРТЭС для исследований теплоэнергетических систем. Онтологии и программный комплекс интегрированы в ИТ-инфраструктуру исследований энергетики.

На рисунке (Рис. 16) приведена схема использования онтологий при построении программного комплекса, на рисунке (Рис. 17) показана схема включения онтологии ПК в репозитарий ИТ-инфраструктуры исследований энергетики.



Рис. 16. Схема использования онтологий при построении программного комплекса




Рис. 17. Схема включения онтологии ПК в репозитарий ИТ-инфраструктуры исследований энергетики