Диссертация (Методы и алгоритмы обработки информации в информационно-аналитических системах для анализа развития событий кризисных ситуаций)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«МОСКОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (МИРЭА)На правах рукописиЩербинин Владимир НиколаевичМЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ ВИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ДЛЯАНАЛИЗА РАЗВИТИЯ СОБЫТИЙ КРИЗИСНЫХ СИТУАЦИЙСпециальность 05.13.01 – Системный анализ, управление и обработкаинформацииДиссертация на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:д.в.н., профессор, Лось В.П.Научный консультант:д.т.н., профессор, Раев В.К.Москва 20172СодержаниеСписок сокращений .............................................................................................. 4Введение...............................................................................................................

5Глава 1. Критический анализ существующих методов и алгоритмовобработки информации в информационно-аналитических системах ..... 131.1 Процедура построения прогноза событий кризисных ситуаций винформационно-аналитических системах .........................................................

141.2. Анализ существующих математических методов прогнозирования вцелях применения в системе поддержки принятия решений ........................... 171.3. Анализ развития событий кризисных ситуаций, в случае возникновенияситуации, связанной с неполной информацией (и абдукция) ..........................

291.4. Выбор и обоснование интегрированной среды разработки блокаактивного моделирования................................................................................... 341.5. Постановка задачи исследования ................................................................ 42Глава 2. Разработка модели подготовки принятия решений на основепризнаков анализируемого события кризисной ситуации ........................

462.1. Метод разбора сообщений полученных из заданного набора источников.Анализ связанности событий с помощью решеток Биркгофа .......................... 462.2. Разработка математической модели поддержки принятия решений наоснове признаков анализируемого события кризисной ситуации и полнотыразвития обновленных аргументаций ................................................................ 582.3.

Выводы по главе 2 ........................................................................................ 69Глава 3. Активное моделирование намерений на основе вероятностноймодели и данных информационно-аналитических систем. ....................... 703.1.

Разработка метода и алгоритма анализа вероятностей трендов развитиясобытий кризисных ситуаций для принятия решений с использованиемтемпоральной базы знаний Байеса ..................................................................... 703.2. Алгоритм пошагового уточнения принятия решения на основе активногомоделирования трендов развития событий и интенсивного поступленияновых данных на входах ИАС ............................................................................ 7633.3.

Выводы по главе 3 ........................................................................................ 79Глава 4. Разработка, программная реализация и апробация блокаактивного моделирования намерений .......................................................... 814.1. Основные предпосылки ...............................................................................

814.2. Метод визуализации и принятия решения на основе графовогопредставления поступающей информации, в форме физических аналогий,изменения энергии деформации связей между упругими телами.................... 874.2.1. Развитие метода построения графов, основанного на применениифизических аналогий ....................................................................................... 924.2.2. Применение методов "фокус+контекст" ............................................... 944.3.

Программная реализация системы визуально-аналитическогосопровождения процессов обработки структурированных данных сприменением активного моделирования в условиях интенсивного развитиясобытий в кризисных ситуациях. Практические примеры ............................. 1014.4. Выводы по главе 4 ...................................................................................... 104Заключение ..................................................................................................... 104Список литературы........................................................................................

110Приложения .................................................................................................... 121Приложение 1. Свидетельство о государственной регистрации программыдля ЭВМ «Визуально-аналитическое сопровождение процессов обработкиструктурированных данных» ....................................................................... 122Приложение 2. Отзывы и акты о внедрении результатов и научныхположений диссертации ................................................................................

1234Список сокращенийИТ– информационные технологииИАС– информационно-аналитическая системаБАМН– блок активного моделирования намеренийППР– поддержка принятия решенияСППР– система поддержки принятия решенияСВР– система временного решенияЛПР– лицо принимающее решениеМГУА– метод группового учета аргументовИСР– интегрированная среда разработкиПО– программное обеспечениеТБЗБ– темпоральная база знаний байесаИМ– информационная модельИКС– информационно-коммуникационная системаЗСВО– задача согласования временных ограниченийСУБД– система управления базой данныхТС– тематический словарь5ВведениеВ диссертационном исследовании процесс обработки информации в гетерогенных информационно-аналитических системах для анализа развития событий кризисных ситуаций в условиях неопределенности внешней среды рассматривается как одна из важнейших категорий теории познания, а также в качестве научного инструментария в интересах применения для систем реальноговремени, типа поддержки принятия решения.

Под неопределенностью внешнейсреды в работе понимается влияние человеческого фактора, искажение информации в процессе её получения и передачи, компьютерные атаки, работа радиоэлектронных средств воздействия на телекоммуникационную инфраструктуру врегионе и т.д.В диссертации рассмотрены методы и алгоритмы обработки информацииреальных процессов кризисных ситуаций в информационно-аналитических гетерогенных системах.

Предложено построение основного блока разрабатываемой системы поддержки принятия решения (СППР) – блока активного моделирования намерений (БАМН) для двух категорий пользователей. Следует отметить, что в дальнейшем это позволило оперативно модифицировать методы иалгоритмы обработки информации в информационно-аналитических системах.В диссертации предложен метод разбора сообщений, полученных из заданногонабора источников и анализа связанности событий с помощью решеток Биркгофа, а также математическая модель подготовки принятия решений на основепризнаков анализируемого события кризисной ситуации и полноты развитияобновленных аргументаций. Предлагается метод и алгоритм анализа вероятностей трендов развития событий кризисных ситуаций для принятия решений сиспользованием темпоральной базы знаний Байеса.

Предложен алгоритм пошагового уточнения принятия решения на основе активного моделирования трендов развития событий с учетом интенсивного поступления новых данных навходах информационно-аналитических систем, разработанные с учетом применения в СППР, ориентированные на работу в открытом и динамическом про-6граммном обеспечении. Обосновывается выбор интегрированной среды разработки модульных кроссплатформенных приложений в интересах разработкиБАМН. Для визуализации обрабатываемой информации в СППР и фактов информационного взаимодействия (причинно-следственная связь) между изучаемыми объектами, разработан метод визуализации и принятия решения на основе графового представления поступающей информации, в форме физическиханалогий, изменения энергии деформации связей между упругими телами.В диссертационной работе исследованы и реализованы методы, а так жепрограммные средства временного вывода для СППР в интересах лица принимающего решение (ЛПР).На базе полученных результатов предложена двухступенчатая архитектура активного моделирования намерений на основе данных ИАС и выполненапрограммная реализация СППР, которая позволяет по наблюдаемой кризиснойситуации в условиях неопределенности с использованием темпоральной базызнаний Байеса (ТБЗБ) построить вероятный сценарий процессов развития событий (прогноз) с учетом вирального эффекта данных.Актуальность темы исследования.