Система поддержки принятия решений для управления экономическими процессами по данным, получаемым от интеллектуальной космической системы

Заявленное изобретение относится к области средств и технологий обработки различной информации, в том числе данных дистанционного зондирования Земли, а именно к применению результатов дистанционного зондирования Земли и интеллектуальной обработки информации для управления экономическими процессами без участия человека, в частности для принятия решений для управления экономическими процессами по данным, получаемым от интеллектуальной космической системы. Система поддержки принятия решений для управления экономическими процессами по данным, получаемым от интеллектуальной космической системы, содержит интеллектуальную космическую систему, связанную с совокупностью космических аппаратов дистанционного зондирования Земли, связанных с экспертной системой, обеспечивающей построение модели реализации экономического процесса и мониторинга его состояния, связанной с центром мониторинга и управления проектом, связанного с экспертной системой для принятия управленческих решений в автоматическом режиме. Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение области применения интеллектуальной обработки результатов дистанционного зондирования Земли и данных мирового информационного пространства, осуществляемое системой поддержки принятия решений, выполняющей роль экспертной системы, которая сможет быть эффективно использована при управлении экономическими процессами на Земле без участия человека. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области средств и технологий обработки различной информации, в том числе данных дистанционного зондирования Земли, а именно к применению результатов дистанционного зондирования Земли и интеллектуальной обработки информации для управления экономическими процессами без участия человека, в частности для принятия решений для управления экономическими процессами по данным, получаемым от интеллектуальной космической системы.

Существующий уровень развития техники и технологий определяется известными системами анализа и обработки данных результатов дистанционного зондирования Земли, например, система дистанционного зондирования Земли (см. RU 58735 U1, опубл. 27.11.2006) (1), состоящая из объекта наблюдения с характеристиками, поддающимися наблюдению, выходы которого поступают на вход установленных на искусственном спутнике Земли (ИСЗ) датчиков и радиопередатчиков, выходы которых соединены с модулем обработки, интерпретации результатов и принятия решения, в состав объекта наблюдений включены природные процессы (А₁), формирующие наблюдаемые явления (А₂) и комплексные явления (А₃), обусловленные свойствами природной среды и порождаемое комплексными явлениями электромагнитное излучение (А₄), в состав ИСЗ включено кодирующее устройство с радиопередатчиком (А₆), а модуль обработки, интерпретации результатов и принятия решения включены радиоприемное устройство (А₇) и материальные носители информации с файлами (А₈)-(А₁₁).

Также в качестве аналога может быть предложен многофункциональный наземный комплекс приема, обработки и распространения информации дистанционного зондирования Земли (МНКПОР ДЗЗ) (см. RU 2552109 C1, опубл. 10.06.2015) (2), выполненный в виде совокупности взаимосвязанных между собой автоматизированной системы управления целевым применением (АСУ ЦП) орбитальной группировки (ОГ) космических аппаратов (КА) ДЗЗ, единого банка геоинформационных данных, системы обмена данными, наземного комплекса приема, обработки и распространения информации (НКПОР) оператора космической системы ДЗЗ и сети региональных НКПОР, при этом АСУ ЦП выполнена содержащей комплекс информационного обеспечения процессов планирования целевого применения ОГ КА ДЗЗ и управления НКПОР (КИО ЦП) и комплекс координации целевого применения ОГ КА ДЗЗ и управления сетью НКПОР (ККЦП ДЗЗ), причем КИО ЦП выполнен содержащим комплекс баллистического обеспечения, комплекс разработки текущих метеопрогнозов по маршрутам съемки, комплекс экспонометрического обеспечения, комплекс обмена данными с внешними абонентами, комплекс программно-аппаратных средств информационного обеспечения процессов планирования (КАПС ИО), ККЦП ДЗЗ выполнен содержащим комплекс взаимодействия с потребителями (КВП), комплекс координации целевого применения ОГ КА ДЗЗ (ККЦП ОГ), комплекс координации и управления сетью НКПОР (ККУС НКПОР), комплекс координации и управления системой ДЗЗ (ККУС ДЗЗ), КВП выполнен содержащим комплекс приема от потребителей (заказчиков) заявок на информацию ДЗЗ и комплекс формирования заданий на подготовку информации ДЗЗ для реализации заявок на информацию ДЗЗ, ККЦП ОГ выполнен с возможностью комплексного планирования работы КА орбитальной группировки по выполнению заданий на получение информации ДЗЗ; КАПС ИО выполнен с возможностью организации и ведения единой информационной базы планирования, формирования и выдачи плановых и нормативно-справочных документов и обобщенных сведений; ККУС НКПОР выполнен с возможностью разработки и доведения суточной циклограммы деятельности НКПОР; ККУС ДЗЗ выполнен с возможностью получения от комплексов приема, регистрации, первичной и стандартной обработки и архивации данных ДЗЗ фактических данных о результатах наблюдения объектов и участков территорий, передачи информации ДЗЗ с КА и обработки принятой информации.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения может быть выбран информационно-аналитическая система для поддержки принятия решений в области обеспечения устойчивого развития приморском планировании в арктической зоне российской федерации с учетом разномасштабных изменений климата (см. RU 135162 U1, опубл. 27.11.2013) (3), содержащая блок распределения ресурсов, блок формирования ресурсов, первый вход которого является входом задания дополнительных ресурсов, а выход соединен с входом блока распределения ресурсов, группу блоков формирования частных доходов, входы которых соединены с выходами блока распределения ресурсов, блок формирования суммарного дохода, входы которого соединены с выходами блоков формирования частных доходов группы, блок формирования инвестиционной доли ресурсов, первый вход которого соединен с выходом блока формирования суммарного дохода, а выход соединен со вторым входом блока формирования ресурсов, блок сравнения с допустимым уровнем риска, первый выход которого соединен с управляющим входом блока распределения ресурсов, и первый вход блока сравнения с допустимым уровнем риска является входом задания допустимого уровня риска, а второй его вход соединен с выходом блока формирования суммарного дохода, отличающаяся тем, что третий вход блока сравнения с допустимым уровнем риска соединен с выходом блока формирования изменяющегося во времени набора климатических рисков, характерных для Арктической зоны Российской Федерации, а его четвертый вход соединен с первым выходом блока формирования экологического мониторинга, характерного для обеспечения устойчивого развития при морском планировании в Арктической зоне Российской Федерации с учетом разномасштабных изменений климата, второй выход которого соединен со вторым входом блока формирования изменяющегося во времени набора климатических рисков, характерных для Арктической зоны Российской Федерации, первый вход которого является входом задания начальных значений формирования изменяющегося во времени набора климатических рисков, характерных для Арктической зоны Российской Федерации, при этом первый вход блока формирования экологического мониторинга, характерного для обеспечения устойчивого развития при морском планировании в Арктической зоне Российской Федерации с учетом разномасштабных изменений климата, является входом для задания начальных значений формирования экологического мониторинга, характерного для обеспечения устойчивого развития при морском планировании в Арктической зоне Российской Федерации с учетом разномасштабных изменений климата, при этом выход блока распределения ресурсов соединен со вторым входом блока формирования экологического мониторинга, характерного для обеспечения устойчивого развития при морском планировании в Арктической зоне Российской Федерации с учетом разномасштабных изменений климата, а второй вход блока формирования инвестиционной доли ресурсов соединен со вторым выходом блока сравнения с допустимым уровнем риска.

Недостатками аналогов (1-3) является низкая эффективность и саморегулируемость системы.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение области применения интеллектуальной обработки результатов дистанционного зондирования Земли и данных мирового информационного пространства, осуществляемое системой поддержки принятия решений, выполняющей роль экспертной системы, которая сможет быть эффективно использована при управлении экономическими процессами на Земле без участия человека.

Технический результат достигается посредством создания системы поддержки принятия решений для управления экономическими процессами по данным, получаемым от интеллектуальной космической системы, содержащей интеллектуальную космическую систему, связанную с совокупностью космических аппаратов дистанционного зондирования Земли, связанных с экспертной системой, обеспечивающей построение модели реализации экономического процесса и мониторинга его состояния, связанной с центром мониторинга и управления проектом, связанного с экспертной системой для принятия управленческих решений в автоматическом режиме, при этом экспертная система для принятия управленческих решений в автоматическом режиме структурирована на основе самоорганизующихся карт Кохонена, в которой первый фрагмент включает блоки, связанные с интеллектуальной космической системой, поставляющие результаты интеллектуальной обработки и интерпретации данных дистанционного зондирования Земли, обеспечивающие построение модели реализации экономического процесса, включая отображение его экономических характеристик, второй фрагмент включает блоки, обладающие доступом к внешним информационным ресурсам, базам данных мирового информационного пространства, обеспечивающие актуализацию модели реализации экономического процесса и информационную основу автоматического принятия управленческих решений, третий фрагмент включает блоки, обеспечивающие математическую модель, основанную на использовании метрических свойствах карт Кохонена, для контроля принимаемых в автоматическом режиме управленческих решений, четвертый фрагмент включает блоки, связанные с центром мониторинга и управления экономическими процессами и компьютерным устройством заказчика, обеспечивающие валидацию принимаемых системой управленческих решений.

Заявленное изобретение проиллюстрировано следующими фигурами:

Фиг. 1- пример карты Кохонена с траекторией состояний экономической системы.

Предложена система поддержки принятия решений для управления экономическими процессами, содержащая интеллектуальную космическую систему, связанную с экспертной системой, обеспечивающей управление реализацией экономического процесса и контроль текущего состояния этого процесса, а также обладающую способностью ориентироваться в меняющихся условиях, выбирать конкретные решения по результатам моделирования и прогнозирования развития ситуации. Предложено применить экспертную систему на основе самоорганизующихся карт Кохонена.

Основным информационным ресурсом, обеспечивающим работу системы поддержки принятия решений, являются большие данные, формируемые на базе объединения в единое пространство данных визуальных наблюдений и измерений (ДЗЗ, навигационная информация ГЛОНАСС/GPS, обмен данными по каналам связи), а также информации из баз данных мирового информационного пространства. За счет обработки больших данных методами машинного обучения информация наделяется конкретным экономическим смыслом, а алгоритмы экспертной системы осуществляют принятие решений на основе экономической интерпретации данных без участия человека.

Быстрая обучаемость предлагаемой системы поддержки принятия решений и высокое качество управленческих решений, достигаемое алгоритмами экспертной системы без участия человека, основывается на повсеместной цифровизации экономических процессов, что характеризуется генерацией большого информационного потока в любом виде экономической деятельности. При этом большая часть этой информации является не доступной для непосредственного анализа лицами, принимающими управленческие решения, в силу больших ее объемов и разнообразия форм. Таким образом, предлагаемая система работает с информационными потоками большой размерности, которая проявляется в том, что экономические процессы одновременно описываются большим количеством различных показателей. При этом эти показатели непрерывно меняются во времени. Кроме того, для истинной оценки состояния экономической системы необходимо одновременно анализировать не отдельные показатели, а всю совокупность многомерных данных.

Таким образом, возникает актуальная задача – построение информационной системы для оперативного анализа многомерных потоков данных, описывающих состояние сложной экономической системы. Эта система должна обладать способностью к машинному обучению на исходных данных с целью автоматического выделения существенных событиях в информационных потоках. Кроме того, эта система должна обладать большой наглядностью при представлении многомерного информационного потока.

Ключевыми особенностями системы являются:

1) непрерывная обработка информации и ее актуализация и дополнение данными мирового информационного пространства;

2) экспертный характер автоматического вывода системы, т.е. способность системы принять управленческие решения без участия человека, самостоятельно ориентироваться в меняющихся условиях, выбирать конкретные управленческие решения с учетом опережающего моделирования и прогнозирования развития ситуации, что в комплексе позволяет заменить лицо, принимающее решение;

3) универсальность системы при обработке любых массивов данных, что достигается за счет способности системы к обучению и ее связям с различными базами данных и мировым информационным пространством.

Таким образом, предлагаемая система поддержки принятия решений соответствует всем признакам классической системы обработки больших массивов данных: наличие большого объема данных, требование приемлемой скорость обработки данных, умение работать с разнообразными данными, достоверность результатов обработки данных, ценность результатов обработки данных, умение реагировать на изменение данных.

Для решения задачи одновременного глубокого анализа многомерных информационных потоков и построения на основе анализа качественного управленческого решения в автоматическом режиме предлагается математический метод машинного обучения – самоорганизующиеся карты Кохонена. Этот метод позволяет строить наглядные графические карты, которые отражают распределение многомерных данных согласно их «внутреннему устройству». Это дает возможность строить наглядные размеченные карты различных состояний системы.

Построенные размеченные карты можно использовать для классификации и представления многомерной информации, причем методы машинного обучения на основе самоорганизующихся карт Кохонена автоматически анализируют исходные данные.

После построения (обучения) самоорганизующихся карт можно использовать их в качестве наглядного индикатора текущего состояния сложной системы. Для этого нужно в каждый момент времени наносить на карту точку, соответствующую текущему состоянию системы, что даст возможность построить траекторию движения состояния системы на карте Кохонена. Анализируя поведение этой траектории, можно выделять опасные тенденции в развитии системы, что дает возможность принимать управленческие решения. При этом данная карта Кохонена позволяет в оперативном режиме не только анализировать текущее состояние, но оценивать принятые управленческие решения.

На фиг. 1 приведен пример размеченной карты Кохонена, где темно-зеленым цветом выделена область, соответствующая состоянию системы, а красная – опасным состояниями системы. Черная линия является траекторией состояний системы на карте Кохонена. Часть изменений траектории вызвана управляющими решениями, направленными на исправления опасной ситуации.

Практическое использование предложенной системы поддержки принятия решений может быть пояснено на следующих примерах:

1. Экономическое состояние предприятий. Функционирование любого предприятия сопряжено с большим количеством экономических и финансовых показателей, которые описывают состояние предприятия. При этом только комплексный анализ всех данных позволяет оценить истинное состояние предприятия, а также обнаружить опасные тенденции, связанные с экономическим состоянием предприятия.

2. Сложная техническая система. Сложная техническая система также описывается большим числом показателей и индикаторов, которые в своей совокупности могут позволить обнаруживать возможную разладку в функционировании системы.

3. Многоагентная организационно-техническая система. Многие технические системы, например системы спутников и наземной инфраструктуры, описываются большими потоками данных, которые могут включать в себя как телеметрию, так организационно-управленческую информацию. При этом успешность функционирования всей системы не сводится к успешному функционированию только каждой компоненты, а требуется корректная координация всей систем.

Система поддержки принятия решений для управления экономическими процессами, содержащая экспертную систему для принятия управленческих решений в автоматическом режиме, блоки для контроля принимаемых в автоматическом режиме управленческих решений, при этом экспертная система для принятия управленческих решений в автоматическом режиме структурирована на основе самоорганизующихся карт Кохонена и содержит фрагмент, включающий блоки, обеспечивающие математическую модель, основанную на использовании метрических свойствах карт Кохонена, для контроля принимаемых в автоматическом режиме управленческих решений, а также фрагмент, включающий блоки, связанные с интеллектуальной космической системой, поставляющие результаты интеллектуальной обработки и интерпретации данных дистанционного зондирования Земли, фрагмент, включающий блоки, обладающие доступом к внешним информационным ресурсам, базам данных мирового информационного пространства, обеспечивающий информационную основу автоматического принятия управленческих решений, фрагмент, включающий блоки, связанные с центром мониторинга и управления экономическими процессами и компьютерным устройством заказчика, обеспечивающие валидацию принимаемых системой управленческих решений.