У статті розглядається підхід до розробки інтелектуальних систем семіотичного типу для стратегічного ситуаційного управління в критичних інфраструктурах (На прикладі енергетики). Формулюються мета і завдання проекту, пропоновані методи, описується сучасний стан досліджень в цій області, очікувані наукові результати та передумови виконання проекту (роботи, виконані під керівництвом автора в цьому напрямку). Наведена велика бібліографія.

Анотація наукової статті з комп'ютерних та інформаційних наук, автор наукової роботи - Массел Людмила Василівна


Область наук:

  • Комп'ютер та інформатика

  • Рік видавництва: 2016


    Журнал

    Інформаційні та математичні технології в науці та управлінні


    Наукова стаття на тему 'ПРОБЛЕМИ СТВОРЕННЯ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНИХ СИСТЕМ семіотичного ТИПУ ДЛЯ СТРАТЕГІЧНОГО СИТУАЦІЙНОГО УПРАВЛІННЯ У критичної інфраструктури'

    Текст наукової роботи на тему «ПРОБЛЕМИ СТВОРЕННЯ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНИХ СИСТЕМ семіотичного ТИПУ ДЛЯ СТРАТЕГІЧНОГО СИТУАЦІЙНОГО УПРАВЛІННЯ У критичної інфраструктури»

    ?УДК 004.89: 003.62: 620.9

    ПРОБЛЕМИ СТВОРЕННЯ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНИХ СИСТЕМ семіотичного ТИПУ ДЛЯ СТРАТЕГІЧНОГО СИТУАЦІЙНОГО УПРАВЛІННЯ У критичної інфраструктури

    Массел Людмила Василівна д.т.н., професор, головний науковий співробітник, зав. лабораторією «Інформаційні технології», Інститут систем енергетики ім. Л.А. Мелентьєва СО РАН, 664130 м Іркутськ, вул. Лермонтова 130, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Анотація. У статті розглядається підхід до розробки інтелектуальних систем семіотичного типу для стратегічного ситуаційного управління в критичних інфраструктурах (на прикладі енергетики). Формулюються мета і завдання проекту, пропоновані методи, описується сучасний стан досліджень в цій області, очікувані наукові результати та передумови виконання проекту (роботи, виконані під керівництвом автора в цьому напрямку). Наведена велика бібліографія.

    Ключові слова: критичні інфраструктури, інтелектуальні системи, ситуаційне управління, семіотичний підхід, семантичне моделювання, інтелектуальні енергетичні системи.

    Вступ. Проект спрямований, з одного боку, на розвиток методів дослідження критичних інфраструктур, з іншого - на розробку методології побудови інтелектуальних систем семіотичного типу (ІССТ) для стратегічного ситуаційного управління розвитком критичних інфраструктур на прикладі однієї з найбільш важливих енергетичний інфраструктури. Методологія є результатом узагальнення розроблюваних методів ситуаційного управління, ситуаційного обчислення і методів побудови ІССТ. Пропонується сучасне трактування ідей ситуаційного управління і семіотичних систем, сформульованих в 70-х - 80-х рр. минулого століття Д.А. Поспєлов та його учнями, з урахуванням можливостей сучасних інформаційних технологій, стосовно завдань підтримки прийняття стратегічних рішень з розвитку критичних інфраструктур (на прикладі енергетики). В якості основних методів ситуаційного управління розглядаються ситуаційний аналіз та ситуаційне моделювання, що спираються на розроблювані авторським колективом технології семантичного моделювання - онтологічного, когнітивного, подієвого, імовірнісного (на основі байєсівського мереж довіри) і візуальної аналітики (3D-геовізуалізаціі). Для реалізації ІССТ передбачено введення правил зміни елементів формальної моделі, що описують синтаксис, семантику і прагматику, що розробляється. Як інструмент для опису знань та інтеграції семантичних технологій (реалізують їх інструментальних засобів) пропонується мову ситуаційного управління (Contingency Management Language - CML). CML розробляється на основі авторського фрактального підходу і ситуаційного обчислення і

    реалізується в рамках що радить експертної системи, що входить до складу ІССТ. Передбачається розробка способів реалізації ІССТ на основі інтелектуальних, агентних і хмарних обчислень, реалізація науково-дослідного прототипу ІССТ, розробка технології її застосування і апробація на прикладі стратегічних завдань розвитку енергетичної інфраструктури Росії.

    1. Актуальність проекту визначається декількома факторами. Одним з них є необхідність інтенсифікації досліджень критичних інфраструктур в Росії, до яких відноситься енергетична інфраструктура. Іншим важливим фактором є поширення в Росії концепції інтелектуальних енергетичних систем (Smart Power Grid) [4]. Погляд автора на цю проблему з точки зору інформаційно-телекомунікаційних технологій викладено, зокрема, в [39]. Тенденція підвищення інтелектуальності і комп'ютеризації енергетичних систем збільшує небезпеку кіберзагроз та вимагає їх спільного розгляду з іншими загрозами енергетичній безпеці [12]. Наступним фактором, що визначає актуальність проекту, є необхідність розробки як нових методичних підходів до створення інтелектуальних систем ситуаційного управління, зокрема, для підтримки і обґрунтування рішень зі стратегічного розвитку енергетики, так і способів їх реалізації з використанням сучасних інформаційних технологій. Передбачається, що результати проекту будуть серйозним науковим внеском у розвиток методів досліджень критично важливих інфраструктур, а також в розвиток, на прикладі енергетики, методів ситуаційного управління, заснованих на сучасних інтелектуальних технологіях, і в розвиток семіотичного підходу до побудови інтелектуальних систем в рамках цього напрямку.

    2. Мета і завдання проекту. Основною метою проекту є розробка методології побудови інтелектуальних систем ситуаційного управління для підтримки прийняття стратегічних рішень з розвитку критичних інфраструктур (на прикладі енергетики), заснованих на застосуванні семіотичного підходу, ситуаційного обчислення, семантичного моделювання та візуальної аналітики (3D-геовізуалізаціі).

    Основні завдання проекту:

    2.1. Аналіз методів досліджень критичних інфраструктур, підходів до виявлення ключових об'єктів (або їх сукупності), вплив на які може надати найбільш негативний ефект на галузь економіки, ключовий ресурс або всю інфраструктуру, а також в оцінці наслідків подібного впливу і розробці механізмів зниження таких ризиків.

    2.2.Современная трактування ідей ситуаційного управління і семіотичних систем, сформульованих в 70-х -80-х рр. минулого століття Д.А. Поспєлов та його учнями, з урахуванням можливостей сучасних інформаційних технологій, стосовно завдань підтримки прийняття стратегічних рішень з розвитку критичних інфраструктур (на прикладі енергетики).

    2.3. Аналіз і класифікація критично важливих об'єктів енергетичної інфраструктури, загроз енергетичній безпеці, критичних ситуацій, що враховуються при розробці стратегії розвитку енергетики Росії, і заходів щодо запобігання цим ситуаціям.

    2.4.Развітіе методів ситуаційного аналізу і моделювання, як основних методів ситуаційного управління в енергетиці, на основі семантичного моделювання (онтологічного, когнітивного, подієвого і непевного (на основі байєсівського мереж довіри)) і візуальної аналітики (3D-геовізуалізаціі).

    2.5.Ісследованіе методів і онтології ситуаційного обчислення і можливостей їх застосування в інтелектуальних енергетичних системах для розробки мови ситуаційного управління, адаптація та розвиток цих методів; розробка мови ситуаційного управління в критичних ситуаціях в енергетиці (Contingency Management Language - CML) з використанням фрактального підходу і ситуаційного обчислення.

    2.6.Разработка методів побудови інтелектуальних систем стратегічного ситуаційного управління в критичних інфраструктурах, заснованих на застосуванні семіотичного підходу, ситуаційного обчислення, семантичного моделювання та візуальної аналітики (3D-геовізуалізаціі).

    2.7.Разработка архітектури та способів реалізації інтелектуальної системи семіотичного типу для стратегічного ситуаційного управління в енергетиці на основі інтелектуальних, агентних і хмарних обчислень.

    2.8.Реалізація наукового прототипу інтелектуальної системи семіотичного типу для стратегічного ситуаційного управління в енергетиці: з одного боку, як платформи семантичного моделювання взаємозв'язків критично важливих об'єктів, критичних ситуацій в енергетиці Росії та їх можливого розвитку; з іншого, як системи підтримки прийняття стратегічних рішень в енергетиці.

    2.9. Розробка технології застосування і апробація семіотичної інтелектуальної системи для ситуаційного управління стратегічним розвитком енергетичної інфраструктури.

    З. Пропоновані методи і підходи. Проект ґрунтується на застосуванні методів досліджень критичних інфраструктур, методичних основ побудови інформаційних технологій в дослідженнях енергетики, методів підтримки прийняття рішень, методів інженерії знань, методів об'єктного підходу (аналіз, проектування, програмування), методів системного і прикладного програмування, методів проектування баз даних, інформаційних систем і експертних систем, а також авторських методів семантичного моделювання та ситуаційного управління. При виконанні проекту автори спираються на запропоновані Д.А. Поспєлов та його учнями підходи до ситуаційного управління і побудови семіотичних систем [27]. Використовується виконане авторами відображення ідей Поспєлова на сучасні інформаційні технології, зокрема, технології семантичного моделювання, і авторська інтерпретація ідеї ситуаційного управління стосовно до стратегічного управління в енергетиці [15]. Пропонується використовувати авторський фрактальний підхід до структурування знань, побудові онтологічного простору знань в енергетиці та розробці мови ситуаційного управління [17]. Передбачаються розвиток і адаптація до теми проекту методів ситуаційного обчислення, а також розробка і розвиток авторських методів побудови онтологічного простору знань в галузі енергетики; методів семантичного моделювання в енергетиці, заснованих на використанні онтологічного, когнітивного, подієвого і непевного моделювання; методів

    розробки програмних і інформаційних компонентів інтелектуальної системи семіотичного типу на основі агентних і хмарних технологій; методів 3D-геовізуалізаціі і методів візуальної аналітики з елементами когнітивної графіки.

    4. Сучасний стан досліджень в даній області науки.

    4.1. Дослідження критичних інфраструктур є досить молодим напрямком, але стають пріоритетними в багатьох країнах світу, і в першу чергу в США [5]. Актуальність цих досліджень посилюється погрозами кібернетичної безпеки. До критичних інфраструктур відносять енергетику, транспорт, служби з надзвичайних ситуацій, банківський і фінансовий, телекомунікаційний сектори економіки та інші життєво важливі ресурси. У дослідженнях критичних інфраструктуру велика увага приділяється виявленню ключових об'єктів (або їх сукупності), вплив на які може надати найбільш негативний ефект на галузь економіки, ключовий ресурс або всю інфраструктуру, а також в оцінці наслідків подібного впливу і розробці механізмів зниження таких ризиків. Під енергетичною інфраструктурою, яку відносять до критично важливих інфраструктур, розуміють сукупність енергетичних об'єктів і систем енергетики, включаючи енергетичні транспортні магістралі. В останнє десятиліття за кордоном активно обговорюється і розвивається концепція Smart Grid або, в перекладі на російську, «інтелектуальних енергетичних систем - ІЕЗ» [4]. У Росії також анонсована необхідність організації робіт з розвитку «розумних енергосистем» і ведуться відповідні дослідження. Інститут систем енергетики ім. Л.А. Мелентьєва СО РАН (ІСЕМ СО РАН) є одним з лідерів в цій галузі досліджень. Поряд із застосуванням в ІЕЗ вже стали традиційними методів штучного інтелекту (нейронні мережі, генетичні алгоритми, нечітка логіка), все більшу увагу енергетиків привертають так звані «системи з цілепокладанням». Це інтелектуальні системи управління, які мають кілька цілей функціонування (або вміють генерувати ці цілі), вибираючи найбільш підходящу мета в залежності від навколишнього середовища, вміють прогнозувати поведінку навколишнього середовища і свій власний стан. Поки такі системи в енергетиці відсутні. В даний час все більшу увагу привертають завдання управління складними динамічними об'єктами. До них відносяться як сучасні літальні апарати, мобільні роботи і ін., Так і силові і енергетичні установки. Відзначається, що для таких об'єктів характерні відсутність точних математичних моделей або їх надмірна складність, висока розмірність простору станів і прийнятих рішень з управління, ієрархічність, різноманіття критеріїв якості, високий рівень шумів і зовнішніх збурень. Автори проекту вважають, що для систем з неповною інформацією та високою складністю об'єкта управління все більш актуальним є застосування методів ситуаційного управління, заснованих на інтелектуальних технологіях, і розвиток семіотичного підходу до побудови інтелектуальних систем в рамках цього напрямку.

    4.2. Ситуаційне управління. Термін «ситуаційне управління» сформувався в 60-і роки минулого століття. Основоположником цього напрямку по праву вважається Д.А. Поспєлов. Внесок у формування нового напряму внесли учні Д.А. Поспєлова: Железов Ж.Й., що розвивав теорію дискретних ситуаційних мереж і Кликов Ю.І.,

    який розробив мову синтагматических ланцюгів - спеціальна мова моделювання для опису ситуацій і прийняття рішень в ситуаційному управлінні, що спирався на запропонований Д.А. Поспєлов і зараз незаслужено забута мова RX-кодів, який, по суті, є прообразом онтологій. Найбільш повно підсумки цього напрямку і історичний нарис його розвитку в 1960-х -1980-х рр. наведені в книзі [27]. За кордоном підходи до ситуаційного управління обмежуються в основному SWOT-аналізом (виявлення сильних (Strengths), слабких (Weaknesses) сторін, можливостей (Opportunities) і загроз (Threats)) і застосовуються переважно при вирішенні економічних задач (С. О'Доннел, Г . Кунц і ін.) Автори використовують сучасне трактування ситуаційного управління, яка розглядається, зокрема, в роботах башкирських вчених [1] та ін., в яких вводяться поняття поточної і цільової ситуацій і набору керуючих впливів, що дозволяють перейти від поточної ситуації до цільової . Цей підхід добре інтерпретується на прикладі енергетичних завдань і дозволяє розробити, на його основі, концепцію побудови інтелектуальних динамічних керуючих систем в енергетиці. Автором в попередніх роботах було виконано інтерпретація ідей Д.А. Поспєлова на сучасні інформаційні технології [15]. Запропоновано розглядати в якості основних методів ситуаційного управління ситуаційний аналіз та ситуаційне моделювання, які виконуються з використанням технологій семантичного моделювання [41]. Акцент робиться на ситуаційному управлінні в екстремальних ситуаціях в енергетиці [14].

    4.3. Технології семантичного моделювання. У загальному вигляді під семантичним моделюванням розуміється інформаційне моделювання, засноване на виділенні основні концептів (понять) предметної області та зв'язків між ними. Таким чином, до семантичним моделям можуть бути віднесені як онтології, так і семантичні мережі і инфологической ER-моделі [8]. Найбільш активно ці технології обговорюються в рамках Міжнародних конференцій OSTIS (Open Semantic Technologies for Intelligent Systems), яка регулярно проводиться в Білорусі, членами програмного комітету цієї конференції є провідні російські та зарубіжні вчені (Кузнецов О.П., Хорошевський В.Ф., Гаврилова Т.А., Тарасов В.Б. та ін.). На цих конференціях, як правило, широко представлені роботи як білоруських і українських, так і провідних російських шкіл, в т.ч. Московська школа (Хорошевський В.Ф., Кузнєцов О.П., Петровський А.Б., Тарасов В.Б. та ін.), Санкт-Петербурзька (Т.А. Гаврилова та ін.), Самарська (Смирнов С. В., Боргеста Н.М.), Далекосхідна (Клещев А.С., Грибова В.В. та ін.), Сибірські школи (Загорулько Ю.А., Массел Л.В. та ін.). Онтологічне моделювання в даний час є однією з провідних семантичних технологій. У роботах автора, починаючи з 2013 р, обґрунтовується (і визнано науковим співтовариством) віднесення до семантичним технологіям когнітивного, подієвого і непевного (на основі байєсівського мереж довіри) моделювання, методи і засоби якого активно розробляються колективом, очолюваним автором [13].

    4.3.1. Онтологічне моделювання. Під онтологічним моделюванням розуміється, згідно Гуарино, «специфікація концептуалізації», тобто виявлення основних понять (концептів) предметної області та зв'язків між ними і їх опис (подання до графічному вигляді або на одному зі спеціальних мов: XML, RDF, OWL і ін.). Питання онтологічного моделювання розглядалися в роботах Т. Грубера

    ^ ГіЬег Т), Н. Гуарино ^ ІАПВ N.) і ін., В нашій країні - Гаврилової Т.А., Загорулько Ю.А., Калиниченко Л.А., Когаловскій М.Р., Серебрякова В.А. , Тузовского В.Ф., Хорошевского В.Ф., Ямпільського В.З. і ін. Відома присвячена цим питанням конференція ЗОНТ (Знання-Онтології-Теорія), яка регулярно (раз на два роки) проводиться в Новосибірську, до останнього часу - під керівництвом Н.Г. Загоруйко, в 2015 р конференція пройшла під керівництвом Пальчунова Д.Є. Роботи, виконані під керівництвом автора в цій галузі були представлені, зокрема, на цій конференції [18-19].

    4.3.2. Когнітивне моделювання. Під когнітивним моделюванням розуміється побудова когнітивних моделей, або, інакше, когнітивних карт (орієнтованих графів), в яких вершини відповідають факторам (концептів), а дуги - зв'язкам між факторами (позитивним або негативним), в залежності від характеру причинно-наслідкового відносини. Математичним апаратом для побудови когнітивних моделей є теорія графів. Основи когнітивного моделювання були розроблені свого часу Ван Хао (1956 г.), Р. Аксельродом (1976 г.), Д.А. Поспєлов (1981 р). Цей напрямок одержав свій розвиток в роботах Е.А.Трахтенгерца [32], в даний час активно розвивається в Інституті проблем управління РАН (Абрамова Н.А., Кульба В.В., Кулинич

    A.А., Максимов В.І. і ін.) для аналізу впливів при управлінні слабоструктурированное ситуаціями.

    4.3.3. Подієве моделювання. Під подієвим моделюванням розуміється побудова поведінкових моделей, причому в якості об'єктів моделювання можуть розглядатися як люди, так і технічні об'єкти. Сутність подієвого методу моделювання полягає у відстеженні на моделі послідовності подій в тому ж порядку, в якому вони відбувалися б у реальній системі. Як інструмент подієвого моделювання використовується апарат Joiner-мереж (Ж) - однієї з різновидів алгебраїчних мереж, запропонованої Л.Н. Столяровим [31]. Особливістю Ж є те, що вони передбачають як графічне представлення, так і опис у вигляді логічних формул, обробку яких можна автоматизувати. Роботи, виконані під керівництвом автора в області когнітивного і подієвого моделювання, відображені, зокрема, в [9], [40].

    4.3.4. Розподіл усіх моделювання на основі байєсівського мереж довіри. Байєсовські мережі довіри - це графічні моделі імовірнісних і причинно-наслідкових відносин в наборі змінних, які описуються спрямованим ациклічним графом, вершинами якого є змінні, а ребра показують умовні залежності між ними. В основі цього інструменту лежить теорема Байеса. Основи інструменту графічних імовірнісних моделей (зокрема, байесовских мереж) розроблялися Дж. Перлом, Р.Дж. Кауелл і ін. В Росії цей апарат розглядався

    B.І. Городецьким, А.Л. Тулупьевим і ін. Роботи, виконані під керівництвом автора, описані, зокрема, в [10].

    4.4. Семіотичний підхід до побудови інтелектуальних систем. Основи семіотичного підходу до побудови інтелектуальних систем для управління технічними системами в нашій країні також закладені в роботах Д.А. Поспєлова. Смуток - це наука, що досліджує властивості знаків, знакових і символьних систем, використовуваних в процесі комунікації. В даний час в світі вона активно

    розвивається. У 2014 р автори брали участь в 12-му Всесвітньому конгресі з семіотики (Болгарія, Софія), в якому брали участь більше 600 чоловік [45]. Розглядалися різні додатки семіотики в самих різних предметних областях. В областях, близьких до інформатики, це штучні мови, процеси обробки інформації (наприклад, мови програмування, мови для індексування документів, записи науково-технічних фактів і знань), алгоритми, що забезпечують обробку текстів на природній мові (машинний переклад, автоматичне індексування і реферування , переклад з природної мови на формальну мову), складання картографічних зображень, спеціальних схем і планів ін. Ведучими вченими-семіотики (А. Соломоник, (Ізраїль), А. Володченко (Німеччина), К. Банків (Болгарія) і ін.) зазначалося недостатнє поширення семіотики в технічних областях, а точніше, практична відсутність таких робіт. Поспєлов було введено визначення семіотичної моделі [27], яке потім було деталізовано Г.С. Осиповим [26]. Згідно з останнім, семиотическую модель можна визначити як вісімку:

    W =< T, R, A, P,% р, а, л>, де T - безліч основних символів; R - безліч синтаксичних правил; A - безліч знань про предметну область; P - безліч правил виведення рішень (прагматичних правил); % - правила зміни безлічі T; р - правила зміни безлічі R; а - правила зміни безлічі A; л - правила зміни безлічі P.

    Інакше кажучи, на відміну від формальних моделей, в яких елементи, що утворюють безліч Т, мають жорстким синтаксисом, жорсткої семантикою і жорсткої прагматикою, в семіотичної моделі всі ці властивості елементів безлічі T стають доступними для зміни; саме такою особливістю володіють знаки - елементи знакових, або семіотичних систем, що вивчаються в семіотики. Такі системи тісно пов'язані з усією людською діяльністю, саме мінливість і умовність знаків роблять цю діяльність ефективною.

    Слід зазначити, що семіотичний підхід в нашій країні розвивається, зокрема, в роботах Осипова Г.С. [26], Вагіна В.Н., Єремєєва А.П. (Інтелектуальні системи реального часу семіотичного типу), Кулініча А.А. (Семіотична модель когнітивного досвіду) і ін. Перераховані роботи носять переважно теоретичний характер, відомостей про розвиток цього підходу в області енергетики і стосовно до систем ситуаційного управління знайти не вдалося.

    4.5. Ситуаційне обчислення. Призначення ситуаційного обчислення (situational calculus) - формалізація ситуацій, дій і причинно-наслідкових зв'язків між ними для деяких систем. Більш строго ситуаційне обчислення розглядається як логічна мова, що містить ряд розділів. Розвитком ситуаційного обчислення для моделювання динамічної поведінки різних середовищ займалися дослідники в різних країнах. Саме поняття було введено Дж. Маккарті в 1963 р [43] (перша його стаття, присвячена цим питанням, датується 1959 г.). Внесок в розвиток цього напрямку

    внесли Р. Рейтер, Р. Міллер і М. Шенехен (обчислення подій), М. Тільшер (обчислення флюент та обчислення дій), Е. Педнаулт [46]. Онтологія ситуаційного обчислення і його основні положення розглядаються в [29]. Не вдалося знайти посилань на роботи в Росії, пов'язані зі спробами застосування ситуаційного обчислення в області ситуаційного управління, хоча є окремі роботи в інших областях (наприклад, проект І.В. Трофимова в області планування паралельних обчислень (ІПС РАН)). Авторами пропонується інтеграція методів ситуаційного управління, заснованих на застосуванні семіотичного підходу, семантичного моделювання та ситуаційного обчислення для розробки інтелектуальних систем семіотичного типу в енергетиці. Обов'язковими компонентами такої інтелектуальної системи є компоненти, що реалізують методи візуальної аналітики.

    4.6. Візуальна аналітика. Відповідно до класифікації, наведеної в [33], методи візуальної аналітики, що розробляються в колективі, очолюваному автором, лежать в області наукової аналітики, інформаційної та геоінформаційної аналітики. Ці методи базуються на ситуаційної обізнаності [34], [36], 3D-геовізуалізаціі (за кордоном і в Росії часто використовується термін «неогеографія» [3], [35] і когнітивної графіці [2]. Роботи авторського колективу в цій області описані , зокрема, в [11], [20].

    4.7. Агентні обчислення. Реалізація майбутньої системи базується на агентних і хмарні обчислення (реалізації основних компонентів у вигляді агентів-сервісів). Агентні (багатоагентні) обчислення (agent-based computing) - обчислення з використанням агентів - один із сучасних розвиваються підходів, застосовуваний, зокрема, при реалізації розподілених систем штучного інтелекту, систем мережевого управління та ін. «Агент» - це метафора, яка використовується в агентно-орієнтованих системах, які є результатом синтезу технологій об'єктно-орієнтованого програмування і штучного інтелекту [30]. В основі концепції побудови мультиагентних систем лежить поняття агента, якого можна розглядати як якийсь автономно функціонуючий і володіє цілеспрямованим поведінкою програмний компонент. В інтелектуальних енергетичних системах декларується багатоагентного підхід, але практично відсутні як методичні розробки в області його застосування в енергетиці, так і їх реалізації. У цій області під керівництвом автора розроблений багатоагентного програмний комплекс Інтеко-М (результати відображені, зокрема, в [47]) і розробляється мультиагентна система для оцінювання станів електроенергетичних систем (ЕЕС) [21 -22].

    4.8. Хмарні обчислення (Ooud computing) - технологія розподіленої обробки даних, в якій комп'ютерні ресурси і потужності надаються користувачеві як Інтернет-сервіс. В основі хмарних обчислень лежить сервіс-орієнтована архітектура (SOA). В даний час цей напрям активно розвивається, декларується можливість використання цієї концепції і, зокрема, SAAS (Software as a Service) як однієї зі складових інтелектуальної керуючої структури енергетичних систем. У той же час відзначається, що ефективне застосування подібних інтелектуальних керуючих систем можливо тільки у відповідних технологічних інфраструктурах, вимогам яких реальні інфраструктури вітчизняної енергетики поки не цілком відповідають. З міркувань кібербезпеки автори вважають за доцільне орієнтуватися на вітчизняні

    платформи, наприклад, розробки далекосхідних колег (Грибова В.В. та ін.), або платформу Clavire (наукова школа А.В. Бухановський, Санкт-Петербург, ИТМО). Авторам не вдалося знайти інформацію в науковій пресі та Інтернет про спроби комплексного застосування пропонованих підходів при розробці динамічних інтелектуальних систем в енергетиці.

    З огляду на специфіку Російської енергетики, обумовлену як організаційними відмінностями, так і масштабами і просторової распределенностью енергетичних систем, не представляється можливим використовувати закордонні розробки. Більш того, за кордоном не ставляться аналогічні завдання в силу тих же причин. Проте, може бути використаний зарубіжний досвід щодо захисту критичних інфраструктур.

    4.9. Захист критичних інфраструктур за кордоном. У США створено і функціонує Національний центр аналізу та імітаційного моделювання інфраструктури (NISAC), який знаходиться під безпосереднім керівництвом управління захисту інфраструктури та управління ризиками МВБ США (Department of Homeland Security's Infrastructure Protection / Risk Management Division), забезпечуючи міністерство та інші органи державного управління можливостями імітаційного моделювання, аналізу об'єктів критичної інфраструктури, оцінки їх взаємозалежності і уразливості. NISAC також здійснює інтеграцію діяльності національних лабораторій в Санді і Лос-Аламосі з питань розробки сучасних комплексів моделювання та виявлення потенційно уразливих об'єктів критичної інфраструктури [37]. Крім того, в складі міністерства енергетики США з вересня 2003 року функціонує робоча група візуалізації і моделювання (The Visualization and Modeling Working Group - VMWG). Вона покликана підвищити можливості міністерства з проведення швидкого та всебічного аналізу можливих надзвичайних ситуацій в енергетичному секторі. Групою застосовуються найсучасніші інформаційні технології, геоінформаційні системи, база даних подій на об'єктах енергетичного сектора і ін. [44]. Однією з близьких до тематики проекту є «Система моделювання критичних інфраструктур» (Critical Infrastructure Interdependency Modeling - CIMS), розроблена національною лабораторією Айдахо. Фінансування здійснювалося міністерством енергетики США і науково-дослідною лабораторією ВВС. Модель CIMS являє собою систему імітаційного моделювання, що поєднує дані геопросторової інформації та чотиривимірний (просторово-часової) ефект. Шляхом натискання клавіші вона дозволяє оперативно змінювати стан досліджуваної системи, швидко адаптуючись до мінливій обстановці. Слід зазначити, що семантичне моделювання і методи штучного інтелекту, використовувані авторами даного проекту, в CIMS не використовуються.

    5. Передумови виконання проекту. Виконавці проекту мають істотний науковий доробок, пов'язаний з розробкою методів і інструментальних засобів інтелллектуальной підтримки прийняття рішень в дослідженнях і забезпеченні енергетичної безпеки. Розробка відповідних науково-дослідних прототипів таких коштів базувалася на застосуванні інтелектуальних, агентних і хмарних обчислень. Існуючий зачепив був отриманий, в тому числі, в рамках проектів, підтриманих грантами РФФД: №07-G7-00265, №10-G7-00264, № 13-G7-0140, грантом НАН України № 07-G2-12112 в і грантами Програми Президії РАН №229 (2009-2G11, 2G12-

    2014 року), виконаних під керівництвом Л.В. Массел, а також проектів за грантами РФФД №11-07-00192, № 12-07-0359, № 13-07-31268, №14-07-00116, №15-07-01284, №15-57-04074 Бел_мол_а , виконаних і виконуваних під керівництвом молодих вчених - членів наукового колективу.

    За результатами цих проектів, які будуть застосовані при виконанні даного проекту, в 2009-2013 рр. захищені 9 кандидатських дисертацій під науковим керівництвом Л.В. Массел. Зокрема, в дисертаціях отримані наступні оригінальні результати: методика побудови програмного комплексу з архітектурою, керованої онтологіями і реалізація ПК (Ворожцова Т.Н.), методика побудови многоагентних програмних комплексів для досліджень енергетики та реалізація багатоагентного ПК Інтеко-М (Фартишев Д.А .), методи та інструментальні засоби подієвого і когнітивного моделювання в енергетиці (Аршінскій В.Л., Массел А.Г.), методика і засоби інтелектно контролю і перетворення даних для обчислювального експерименту в дослідженнях енергетики (Курганська О.В.), методика 3D-візуалізації в дослідженнях і обгрунтуванні рішень в енергетиці (Іванов Р.А.), методика моделювання загроз енергетичній безпеці за допомогою байесовских мереж (Пяткова Е.В.).

    Колектив, очолюваний автором, має великий багаторічний досвід роботи в області моделювання і реалізації інтегрованих інформаційних систем, складних програмних комплексів, Web-додатків, інтелектуальних систем підтримки прийняття рішень, побудови і використання онтологій при розробці програмних комплексів, створення геоінформаційних систем та систем 3D-геовізуалізаціі , інтелектуальних розподілених інформаційних систем в області досліджень енергетики, а також досвід інтеграції інформаційних технологій і підтримки обчислювальних експериментів при дослідженнях проблеми енергетичної безпеки.

    Для досліджень проблем енергетичної безпеки авторами була запропонована і реалізована дворівнева технологія досліджень, в якій на першому, верхньому рівні експертами виконувався якісний аналіз варіантів розвитку енергетики з використанням семантичних технологій ( «експрес» -аналіз). Для кількісного обґрунтування обраних варіантів можна використовувати на другому (нижньому) економіко-математичні моделі паливно-енергетичного комплексу (ПЕК) Росії великої розмірності і традиційні програмні комплекси для різноманітних розрахунків за цими моделями. Роботи виконуються в тісній співпраці з енергетиками (Н.І. Пяткова, С.М. Сендеров і ін.), Які є одними з провідних фахівців в області досліджень проблем енергетичної безпеки, мають великий досвід проведення обчислювальних експериментів для обґрунтування варіантів розвитку енергетики, а також досвід участі в розробці стратегії розвитку енергетики Росії і виконання замовних робіт Російського енергетичного агентства [28].

    Питання онтологічного моделювання в енергетиці розглядалися в роботах Массел Л.В., Ворожцова Т.Н., Скрипкіна С.К., Копайгородської А.Н., Массел А.Г., Макагонова М.М. [18 та ін]. Останнім часом виконаний онтологічний інжиніринг проблеми ситуаційного управління [19].

    Питання когнітивного моделювання в енергетиці розглядалися в роботах Массел А.Г., Массел Л.В., Макагонова М.М. У дослідженнях проблем ЕБ когнітивне моделювання використовується для ситуаційного аналізу проблеми ЕБ і моделювання

    загроз ЕБ, під якими розуміються несприятливі для енергетики події. Реалізовано інструментальні засоби підтримки когнітивного моделювання - бібліотека CogMap.

    A.Г. Массел в 2011 р захищена кандидатська дисертація, присвячена питанням когнітивного моделювання в енергетиці. Аспірант Пестерев ТАК. в своїй дисертаційній роботі розвиває ідею застосування продукційних експертних систем для інтерпретації когнітивних моделей.

    Питаннями подієвого моделювання в енергетиці займалися В.Л. Аршінскій,

    B.О. Тюрюмін. Реалізовано інструментальні засоби підтримки подієвого моделювання - бібліотека EventMap. Аршінскій В.Л. в 2010 р захищена кандидатська дисертація з питань подієвого моделювання в енергетиці на основі Joiner-мереж, Тюрюмін В.О. у своїй кандидатській дисертації займається, спільно з Массел А.Г., питаннями інтеграції когнітивних і подієвих моделей [7].

    Для інтеграції якісного і кількісного рівнів інформаційної технології досліджень проблем енергетичної безпеки [8] була запропонована методика інтелектно перетворення даних на основі дедуктивного синтезу програм і декларативних уявлень процесів перетворення даних [6]. Курганської О.В. в 2012 р була захищена кандидатська дисертація, присвячена цим питанням. Пяткова Є.В. в 2013 р була захищена кандидатська дисертація з питань ймовірного моделювання в дослідженнях енергетичної безпеки [10]. Івановим Р.А. в 2013 р захищена кандидатська дисертація, присвячена розробці методики і інструментальних засобів 3D-візуалізації в дослідженнях і обгрунтуванні рішень в енергетиці [11].

    У колективі є досвід розробки та застосування агентних технологій, зокрема, під керівництвом Л.В. Массел реалізований багатоагентного ПК Інтеко-М для досліджень напрямків розвитку паливно-енергетичного комплексу з урахуванням вимог енергетичної безпеки (який застосовується на другому рівні описаної вище інформаційної технології) і розробляється багатоагентна система для оцінювання станів ЕЕС (Гальпер В.І.). В останній роботі розглядаються можливості використання для управління агентами однієї з різновидів алгебраїчних мереж - Joiner-мереж (JN), згадуваних вище [22].

    Останнім часом автори розвивають розроблені ними методи і інструментальні кошти в рамках напрямку, пов'язаного зі створенням інтелектуальних енергетичних систем (ІЕЗ), який отримав за кордоном назву Smart Grid [39]. Сематіческімі моделювання буде підтримуватися бібліотеками когнітивного CogMap, подієвого EventMap і непевного BayNet моделювання (авторами розроблені науково-дослідні прототипи цих інструментальних засобів). Основою розробки інструментальних засобів когнітивного і подієвого моделювання є авторська середовищі графічного моделювання GrModeling (Копайгородський А.Н.), що дозволяє забезпечити концептуальну єдність і сумісність інструментальних засобів. Є досвід реалізації існуючих науково-дослідних прототипів у вигляді Web-сервісів на основі Open Source (OntoMap, геокомпонентів для 3D-геовізуалізаціі (Копайгородський А.Н., Іванов Р.А. та ін.)) [16].

    Є розробки в області розвитку семіотичного підходу до побудови інтелектуальних систем: виконані відображення ідей ТАК. Поспєлова на

    інструментальні засоби семантичного моделювання, інтерпретація ідеї ситуаційного управління на прикладі досліджень напрямків розвитку паливно-енергетичного комплексу Росії [23], постановка задач розробки що радить експертної системи Advice і мови ситуаційного управління в екстремальних ситуаціях в енергетиці (Contingency Management Language) CML [24]. Запропоновано розвиток, на основі інтелектуальної ІТ-середовища [38], Ситуаційного полігону як прототипу семіотичної інтелектуальної системи семіотичного типу [25]

    Є доробок у галузі досліджень критичних інфраструктур. Виконувалися дослідження (Массел Л.В., Массел А.Г., Ворожцова Т.Н.), пов'язані з кібербезпекою інтелектуальних енергетичних систем, результати доповідалися і опубліковані, зокрема, в працях Міжнародної конференції CRIS, яка була організована Міжнародною асоціацією «Міжнародний інститут критичних інфраструктур »(International Institute for Critical Infrastructures - CRIS) за підтримки IEEE PES German Chapter, IEEE PES Russian (Siberia) Chapter [42] Таким чином, при виконанні даного проекту будуть використані раніше отримані авторами результати і розроблені методи, що відрізняються новизною і оригінальністю.

    6. Очікувані наукові результати проекту. В цілому будуть отримані наступні результати:

    6.1. Оригінальна методологія побудови семіотичних інтелектуальних систем стратегічного ситуаційного управління розвитком критичних інфраструктур (на прикладі енергетики) на основі узагальнення розроблених методів ситуаційного управління, ситуаційного обчислення, і методів побудови інтелектуальних систем семіотичного типу.

    6.2. Реалізація наукового прототипу інтелектуальної системи семіотичного типу для стратегічного ситуаційного управління в енергетиці, з одного боку, як платформи семантичного моделювання взаємозв'язків важливих об'єктів критичних інфраструктур, критичних ситуацій в енергетиці Росії та їх можливого розвитку, з іншого, як інтелектуальної системи підтримки прийняття стратегічних рішень в енергетиці (аналоги таких систем відсутні, як в нашій країні, так і за кордоном).

    6.3. Апробація (застосування) розробленої інтелектуальної семіотичної системи для вирішення конкретних завдань стратегічного ситуаційного управління в енергетиці та налагодження технології інтелектуальної підтримки прийняття стратегічних рішень з розвитку енергетики Росії (буде застосована вперше, аналоги відсутні).

    Висновок. У статті розглянуті основні положення проекту «Методологія побудови інтелектуальних систем семіотичного типу для стратегічного ситуаційного управління в критичних інфраструктурах». Визначено основні проблеми, що виникають при створенні таких систем, та запропоновано шляхи їх вирішення. Автор вважає, що методи, розробка яких пропонується в даному проекті, відрізняються новизною і оригінальністю, відповідають світовому рівню робіт в уражених областях, а в ряді випадків їх перевершують (в областях ситуаційного управління і побудови інтелектуальних систем семіотичного типу в енергетиці). Однією з цілей проекту є розширення області застосування отриманих результатів (поширення результатів, отриманих для енергетики, на інші критичні інфраструктури).

    Проект виконується за часткової фінансової підтримки гранту РФФД № 16-0700474, а також грантів Програми Президії РАН №229 (2015-2017) і РФФД № 16-0700569.

    СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

    1. Васильєв В.І., Ільясов Б.Г. Інтелектуальні системи управління. Теорія та практика. М. Радіотехніка. 2009. 392 с.

    2. Зенкин А.А. Когнітивна комп'ютерна графіка. М. Наука. 1991. 192 с.

    3. Еремченко Е.Н. Неогеографія і Situational Awareness. Конференція «Неогеографія XXI-2009». Х Міжнародний форум «Високі технології XXI століття»: праці. Москва. 2009. С. 434-436.

    4. Кобець Б.Б., Волкова І.О. Інноваційний розвиток електроенергетики на базі концепції Smart Grid. М. ІАЦ Енергія. 2010. 208 с.

    5. Кондратьєв А. Сучасні тенденції в дослідженні критичної інфраструктури в зарубіжних країнах http://pentagonus.ru/publ/ sovremennye_tendencii_v_issledovanii_kriticheskoj_infrastruktury_v_zarubezhnoj_stranak h_2012 / 19-1-0-2082 (дата звернення 7.09.2015)

    6. Курганська О.В. Декларативні подання процесів перетворення даних для обчислювального експерименту в дослідженнях енергетичної безпеки // Сучасні технології. Системний аналіз. Моделювання. №1 (33). 2012. С. 147 152.

    7. Массел А.Г., Тюрюмін В.О. Інтеграція семантичних моделей в дослідженнях проблем енергетичної безпеки // Известия Томського політехнічного університету. № 5. Том 324. 2014. С. 70-78.

    8. Массел Л.В. Інтеграція семантичного та математичного моделювання в дослідженнях проблем енергетичної безпеки // Міжнародна конференція «Моделювання-2012»: праці. Київ. ІПМЕ НАН України. 2012. С. 270-273.

    9. Массел Л.В., Массел А.Г. Інтелектуальні обчислення в дослідженнях напрямків розвитку енергетики // Известия Томського політехнічного університету. 2012. Т. 321. № 5. Управління, обчислювальна техніка та інформатика. С. 135-141.

    10. Массел Л.В., Пяткова Є.В. Застосування байесовских мереж довіри для інтелектуальної підтримки досліджень проблем енергетичної безпеки // Вісник ІрГТУ.№2. 2012. С. 8-13.

    11. Массел Л.В., Іванов Р.А., Массел А.Г. Моделювання етапів прийняття рішень на основі сетецентріческой підходу // Вісник ИрГТУ. №10 (81). 2013. С. 16-22.

    12. Массел Л.В. Використання сучасних інформаційних технологій в Smart Grid як загроза кібербезпеки енергетичних систем Росії // Information technology and security: Праці. Київ. Інститут спеціального зв'язку та захисту інформації НТУ України «КПІ». №1 (3). 2013. С. 56-65.

    13. Массел Л.В., Массел А.Г. Семантичні технології на основі інтеграції онтологічного, когнітивного і подієвого моделювання // III міжнародна науково-технічна конференція 0STIS-2013: праці. Білорусь. Мінськ. БГУИР. 2013. С. 247-250.

    14. Массел Л.В., Массел А.Г. Технології та інструментальні засоби інтелектуальної підтримки прийняття рішень в екстремальних ситуаціях в енергетиці // Обчислювальні технології. 2013. т.18. С. 37-44.

    15. Массел Л.В., Массел А.Г. Ситуаційне управління та семантичне моделювання в енергетиці // IV Міжнародна конференція OSTIS: праці. Білорусь. Мінськ. БГУИР. 2014. С. 111-116.

    16. Массел Л.В., Іванов Р.А., Чемезов А.А. Web-додаток для 3D-візуалізації в дослідженнях і обгрунтуванні рішень в енергетиці // Освітні ресурси і технології. 2014. №5 (8). С. 101-107.

    17. Массел Л.В., Массел А.Г. Методи і засоби ситуаційного управління в енергетиці на основі семантичного моделювання // V Міжнародна конференція OSTIS: праці. Білорусь. Мінськ. БГУИР. 2015. С. 199-204.

    18. Массел Л.В., Ворожцова Т.Н., Копайгородський А.Н., Макагонова М.М., Скрипкін С.К. Застосування онтологій в дослідженнях і підтримки прийняття рішень в енергетиці // Всеросійська конференція «Знання-Онтології-Теорія (ЗОНТ-13)»: праці. Новосибірськ. ІМ СО РАН. Т. 2. С. 29-38.

    19. Массел Л.В., Массел А.Г., Ворожцова Т.Н., Макагонова М.М. Онтологічний інжиніринг ситуаційного управління в енергетиці // Всеросійська конференція з міжнародною участю «Знання, онтології, теорії» (ЗОНТ-2015) »: праці. Т. 2. 2015.Новосібірск. ІМ СО РАН. С. 36-43.

    20. Массел Л.В., Массел А.Г., Іванов Р.А. Когнітивна графіка і семантичне моделювання для геопросторових рішень в енергетиці // 21 -а Міжнародна конференція Інтеркарто / ІнтерГІС «Сталий розвиток територій: картографо-геоінформаційне забезпечення»: праці. Краснодар-Фіджі. 2015. Краснодар. КДУ. С. 496-502.

    21. Массел Л.В., Гальпер В.І. Розробка многоагентних систем розподіленого вирішення енергетичних завдань з використанням агентних сценаріїв // Известия Томського політехнічного університету. Т. 326. №5. 2015 .. С. 45-53

    22. Массел Л.В., Гальпер В.І. Розробка багатоагентної системи оцінювання станів електроенергетичних систем з використанням подієвих моделей // Наука і освіта. №9. 2015. М. МГТУ ім. Баумана. Ел. №ФС77-4211. ISSN 19940448. DOI: 10.7463 / 0915. 0811180.

    23. Массел Л.В., Массел А.Г. Семіотичний підхід до створення інтелектуальних систем ситуаційного управління в енергетиці // XLIII Міжнародна конференція «Інформаційні технології в науці, освіті та управлінні»: праці. Під ред. проф. Е Л. Глоріозова. Москва. 2015. С. 182-193.

    24. Массел Л.В., Массел А.Г. Мова опису та управління знаннями в інтелектуальній системі семіотичного типу // XX Байкальська Всеросійська конференція «Інформаційні та математичні технології в науці та управлінні»: праці. Т. 3. Іркутськ. ІСЕМ СО РАН. 2015. С. 112 - 124.

    25. Массел А.Г., Массел Л.В. Ситуаційний полігон як інтелектуальна система семіотичного типу. XLIII Міжнародна конференція «Інформаційні технології в науці, освіті та управлінні»: праці. Під ред. проф. Е.Л. Глоріозова. Москва. 2015. С. 246-255.

    26. Осипов Г.С. Від ситуаційного управління до прикладної семіотики // Новини штучного інтелекту. 2002. № 6 (54). С. 2-12.

    27. Поспєлов Д.А. Ситуаційне управління. Теорія та практика. М. Наука. 1986. 284 с.

    28. Пяткова Н.І., Сендеров С.М., Пяткова Є.В. Методичні особливості дослідження проблем енергетичної безпеки на сучасному етапі // Известия. РАН. Енергетика. 2014. № 2. С.81-87.

    29. [Рассел та ін. (А)] Дії, ситуації та події (онтологія ситуаційного обчислення) // В кн .: Рассел С., Норвіг П. Штучний інтелект: сучасний підхід. 2-е изд.: Пер. з англ. М .: Изд. Будинок «Вільямс». 2006. С. 451-466.

    30. [Рассел та ін. (Б)] Інтелектуальні агенти // В кн .: Рассел С., Норвіг П. Штучний інтелект: сучасний підхід. 2-е изд. Пер. з англ. М .: Изд. Будинок «Вільямс». 2006. С. 75-108.

    31. Столяров Л.М. Філософія подієвого моделювання на прикладі сценарію енергетичної катастрофи // Міжнародна конференція «Інформаційні технології в науці, освіті, телекомунікації і бізнесі»: праці. Україна. Гурзуф. 2010. С. 197-200.

    32. Трахтенгерц Е.А. Комп'ютерна підтримка прийняття рішень. М.: Сінтег. 1998. 376 с.

    33. Черняк Л. Візуальна аналітика і зворотний зв'язок // «Відкриті системи». №6. 2013. URL: http://www.osp.ru/os/archive/ (Дата звернення 02.12.2014).

    34. Endsley, M. R. The Role of Situation Awareness in Naturalistic Decision Making. In C. Zambock & G. Klein (Eds.). Naturalistic Decision Making. 1997. Mahwah. NJ: LEA. Рр. 269-284.

    35. E. Eremchenko, V. Tikunov, R. Ivanov, L. Massel, J. Strobl. Digital Earth and Evolution of Cartography. Procedia Computer Science. Volume 66. 2015. Pp 235-238. Published by Elsevier.

    36. Ivanov R.A., Massel L.V. Possibility of Application of Situational Awareness in Energy Research // 12th International Workshop on Computer Science and Information Technologies: рroceedings. Vol.1. 2010. Russia. Moscow - St. Petersburg. Pp. 185-187.

    37. Los Alamos National Laboratory, http://www.sandia.gov/mission/ homelandyprograms / critical / nisac.html, http: // lanI. gov / orgs / d / nisac /.

    38. Massel L.V., Massel A.G., Arshinsky V.L. Intelligent IT-enviroment for decision support in research and energy security guaranty of Russia and its regions // 13 th Workshop on ^ mputer Science and Information Technologies: рroceedings. Vol. 1. 2011. Germany. Garmish-Partenkirchen. KIT. Pp. 7-13.

    39. Massel L.V. Problems of the Smart Grid creation in Russia with a view to information and telecommunication technologies and proposed solutions // 14th International Workshop on Computer Science and Information Technologies: рroceedings. Vol. 1. 2013. Austria-Slovakia- Hungaria. Pp. 115 - 120.

    40. Massel L.V., Arshinsky V.L., Massel A.G. Intelligent computing on the basis of cognitive and event modeling and its application in energy security studies // International Journal of Energy Optimization and Engineering. Special issue on: Mathematical and heuristic modeling and optimization of energy systems. № 3 (1). 2014. Pp. 83-91.

    41. Massel L.V., Massel A.G. Contingency management and semantic modeling in energy sector // 15th International Workshop on Computer Science and Information Technologies: proceedings. Vol. 1. 2014. England. Sheffield. Ph. 158-162.

    42. Massel L., Massel A. Cyber ​​security of Russia's energy infrastructure as a component of national security // International Conference on Problems of Critical Infrastructures and 6th International Conference on Liberalization and Modernization of Power Systems: proceedings. Edited by Z.A. Styczynski and N.I. Voropai. 2015. Saint Petersburg. Pp. 6672.

    43. McCarthy J., Situations, Actions and Causal Laws. Stanford Artificial Intelligence Project: Memo 2. +1963.

    44. National Energy Technology Laboratory, http://www.netl.doe.gov/onsite research.

    45. 12th World Congress of Semiotics "New Semiotics: Between Tradition and Innovation": abstracts. Bulgaria. Sofia. New Bulgarian University / Southeast European Center For Semiotic Studies. 2014. 218 p.

    46. ​​Pednault E.P.D. ADL: Exploring the middle ground between STRIPS and the situation calculus. У працях 1-st Int. Conf. on Principles of Knowledge Representation and Reasoning. 1989. Pp. 324-332 .

    47. Voropai N.I., Kolosok I.N., Massel L.V. et al. A Multy-Agent Approuch to Electric Power Systems // Multi-Agent Systems - Modeling, Interaction, Simulations and Case Studies. India. InTech. 2011. Pp. 368-394.

    UDK 004.89: 003.62: 620.9

    CREATION PROBLEMS OF INTELLIGENT SYSTEMS OF SEMIOTIC TYPE FOR STRATEGIC CONTINGENCY MANAGEMENT IN CRITICAL INFRASTRUCTURES Liudmila V. Massel

    Dr., Professor, Chief Researcher, Head of the Laboratory "Information Technologies"

    Melentiev Energy Systems Institute Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences 130, Lermontov Str., 664 033, Irkutsk, Russia, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Annotation. The article discusses the approach to the development of intelligent systems of semantic type for situational strategic management of critical infrastructures (for example, energy infrastructure). The goal and main problems of the project are formulated. It's described the proposed methods, the current state of research in this area, the expected results and the scientific background of the project (work done by the author leadership in this direction). An extensive bibliography is represented.

    Keywords: Critical Infrastructures, Smart Power Grid, Intelligent Systems, Contingency Management, Semiotic Approach, Semantic Modeling.

    Проблеми створення інтелектуальних систем семіотичного типу References

    1. Vasil'ev V.I., Il'jasov B.G. Intellektual'nye sistemy upravlenija. Teorija i praktika [Intelligent management systems. Theory and practice]. M. 2009. 392 s. (In Russian).

    2. Zenkin A.A. Kognitivnaja komp'juternaja grafika [Cognitive Computer Graphics]. M. Nauka. 1991. 192 s. (In Russian).

    3. Eremchenko E.N. Neogeografija i Situational Awareness [Neogeography and Situational Awareness]. Konferencija «Neogeo-grafija XXI-2009». X Mezhdunarodnyj forum «Vysokie tehnologii XXI veka»: trudy. Moskva. = Conference "Neogeography XXI-2009". X International Forum "High Technologies of XXI Century": Proceedings. Moscow. 2009. S. 434-436 (in Russian).

    4. Kobec B.B., Volkova I.O. Innovacionnoe razvitie jelektrojenergetiki na baze koncepcii Smart Grid [The innovative development of electric power based on the concept of Smart Grid]. M. IAC Jenergija. = M. IAC Energy. 2010. 208 s. (In Russian).

    5. Kondrat'ev A. Sovremennye tendencii v issledovanii kriticheskoj infra-struktury v zarubezhnyh stranah [Current trends in the study of critical infrastructure in foreign countries] http://pentagonus.ru/publ/ sovremennye_tendencii_v_issledovanii_ kriticheskoj_infrastruktury_v_zarubezhnoj_stranakh_2012 / 19-1 -0- 2082 (data obrashhenij a 7.09.2015) (in Russian).

    6. Kurganskaja O.V. Deklarativnye predstavlenija processov preobrazovanija dannyh dlja vychislitel'nogo jeksperimenta v issledovanijah jenergeticheskoj bezopasnosti [Declarative representation of data conversion processes for computational experiment in the research of energy security] // Sovremennye tehnologii. Sistemnyj analiz. Modelirovanie = Modern technologies. System analysis. Modeling. №1 (33). 2012. S. 147-152 (in Russian).

    7. Massel 'A.G., Tjurjumin V.O. Integracija semanticheskih modelej v issledovanijah problem jenergeticheskoj bezopasnosti [Integration of semantic models in the research of energy security problems // Izvestija Tomskogo politehnicheskogo universiteta = Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. № 5. Tom 324. 2014. S. 70-78 (in Russian).

    8. Massel 'L.V. Integracija semanticheskogo i matematicheskogo modelirovanija v issledovanijah problem jenergeticheskoj bezopasnosti [Integration of the semantic and mathematical modeling in research of the energy security problems] // Mezhdunarodnaja konferencija «Modelirovanie-2012»: trudy. = International Conference "Modeling 2012" Proceedings. Kiev. IPMJe NAN Ukrainy. 2012. S. 270-273 (in Russian).

    9. Massel 'L.V., Massel' A.G. Intellektual'nye vychislenija v issledovanijah napravlenij razvitija jenergetiki [Intelligent computing in research of the energy sector development] // Izvestija Tomskogo politehnicheskogo universiteta = Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. 2012. T. 321. № 5. Upravlenie, vychislitel'naja tehnika i informatika = Management, Computer Science and Informatics. S. 135-141 (in Russian)

    10. Massel 'L.V., Pjatkova E.V. Primenenie bajesovskih setej doverija dlja intel-lektual'noj podderzhki issledovanij problem jenergeticheskoj bezopasnosti [Application of Bayesian belief networks to intelligent support in research of energy security problems // Vestnik IrGTU = Bulletin of the Irkutsk State Technical University. №2. 2012. S. 8-13 (in Russian).

    11. Massel 'L.V., Ivanov R.A., Massel' A.G. Modelirovanie jetapov prinjatija re-shenij na osnove setecentricheskogo podhoda [Modeling of decision-making stages on the basis of

    network-centric approach // Vestnik IrGTU = Bulletin of the Irkutsk State Technical University. №10 (81). 2013. S. 16-22 (in Russian).

    12. Massel 'L.V. Ispol'zovanie sovremennyh informacionnyh tehnologij v Smart Grid kak ugroza kiberbezopasnosti jenergeticheskih sistem Rossii [The use of modern information technologies in the Smart Grid as a threat of cyber security to Russian energy systems] // Information technology and security: Proceedings. Kiev. Institut special'noj svjazi i zashhity informacii NTU Ukrainy «KPI» = Kiev. Institute of Special Communication and Information Protection of National Technical University of Ukraine "KPI". №1 (3). 2013. S. 56-65 (in Russian).

    13. Massel 'L.V., Massel' A.G. Semanticheskie tehnologii na osnove integracii ontologicheskogo, kognitivnogo i sobytijnogo modelirovanija [Semantic technologies based on the integration of the ontological, cognitive and event modeling] // // III mezhdunarodnaja nauchno-tehnicheskaja konferencija OSTIS-2013: trudy. = III International Scientific Conference OSTIS-2013: Proceedings. Minsk. BGUIR. . = Belarus 'State University of Informatics and Radiotechnics. 2013. S. 247-250 (in Russian).

    14. Massel 'L.V., Massel' A.G. Tehnologii i instrumental'nye sredstva intellektual'noj podderzhki prinjatija reshenij v jekstremal'nyh situacijah v jenergetike [Technologies and tools of intelligent decision-making support of in emergency situations in the energy sector] // Vychislitel'nye tehnologii = Computational technologies. 2013. T.18. S. 37-44 (in Russian).

    15. Massel 'L.V., Massel' A.G. Situacionnoe upravlenie i semanticheskoe modeli-rovanie v jenergetike [Contingency management and semantic modeling in the energy sector] // IV Mezhdunarodnaja konferencija 0STIS-2014: trudy. = IV International Conference OSTIS 2014: Proceedings. Minsk. BGUIR. = Belarus 'State University of Informatics and Radiotechnics. 2014. S. 111-116 (in Russian).

    16. Massel 'L.V., Ivanov R.A., Chemezov A.A. Web-prilozhenie dlja 3D-vizualizacii v issledovanijah i obosnovanii reshenij v jenergetike [Web-application for 3D-visualization in the research and justification of decisions in the energy sector] // Obrazovatel'nye resursy i tehnologii. = Educational resources and technologies. 2014. №5 (8). S. 101-107 (in Russian).

    17. Massel 'L.V., Massel' A.G. Metody i sredstva situacionnogo upravlenija v jenergetike na osnove semanticheskogo modelirovanija [Methods and tools for situational management in the energy sector based on the semantic modeling] // V Mezhdunarodnaja konferencija 0STIS-2015: trudy. = IV International Conference 0STIS-2015: Proceedings. Minsk. BGUIR. = Belarus 'State University of Informatics and Radiotechnics. 2015. S. 199-204 (in Russian)

    18. Massel 'L.V., Vorozhcova T.N., Kopajgorodskij A.N., Makagonova N.N., Skripkin S.K. Primenenie ontologij v issledovanijah i podderzhke prinjatija reshenij v jenergetike [The ahhlication of ontologies in research and decision support in the energy sector] // Vserossijskaja konferencija «Znanija-Ontologii-Teorija (ZONT-13)»: trudy. = Russian Conference "Knowledge-Ontology-Theory (KONT-13): Proceedings. Novosibirsk. IM SO RAN = Mathematics Institute of Siberian Branch of Russian Academy of Science. T. 2. S. 29-38 (in Russian).

    19. Massel 'L.V., Massel' A.G., Vorozhcova T.N., Makagonova N.N. Ontologicheskij inzhiniring situacionnogo upravlenija v jenergetike [Ontological engineering of situational

    management in the energy sector] // Vserossijskaja konferencija s mezhdunarodnym uchastiem «Znanija, ontologii, teorii» (ZONT-2015) »: trudy. = Russian Conference with international participation "Knowledge-ontology-theory" (KONT-2015) ": Proceedings. T. 2. 2015.Novosibirsk. IM SO RAN. = Mathematics Institute of Siberian Branch of Russian Academy of Science. S. 36- 43 (in Russian).

    20. Massel 'L.V., Massel' A.G., Ivanov R.A. Kognitivnaja grafika i semanticheskoe modelirovanie dlja geoprostranstvennyh reshenij v jenergetike [Cognitive graphics and semantic modeling for spatial solutions in the energy sector] // 21-ja Mezhdu-narodnaja konferencija Interkarto / InterGIS «Ustojchivoe razvitie territorij: kartografo-geoinformacionnoe obespechenie»: trudy. = 21th International Conference Intercarto / InterGIS "Sustainable Development of Territories: Cartography and GIS software": Proceedings. Krasnodar-Fidzhi (Fiji). 2015. Krasnodar. KGU. = Krasnodar State University. S. 496-502 (in Russian).

    21. Massel 'L.V., Gal'perov V.I. Razrabotka mnogoagentnyh sistem raspredelenno-go reshenija jenergeticheskih zadach s ispol'zovaniem agentnyh scenariev [The development of multiagent systems for distributed solving of the energy tasks using agent scenarios] // Izvestija Tomskogo politehnicheskogo universiteta = Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. T. 326. №5. 2015 .. S. 45-53 (in Russian).

    22. Massel 'L.V., Gal'perov V.I. Razrabotka mnogoagentnoj sistemy ocenivanija sostojanij jelektrojenergeticheskih sistem s ispol'zovaniem sobytijnyh modeleij [The development of multi-agent system for state estimation of electric power systems using event models] // Nauka i obrazovanie. = Science and education. №9.2015. M. MGTU im. Baumana. = Moscow State Technical University named by Bauman. El. №FS77-4211. ISSN 1994-0448. DOI: 10.7463 / 0915. 0811180 (in Russian).

    23. Massel 'L.V., Massel' A.G. Semioticheskij podhod k sozdaniju intellektual'nyh sistem situacionnogo upravlenija v jenergetike / [Semiotic approach to the creation of intelligent systems of situational management in the energy sector] // XLIII Mezhdunarodnaja konferencija «Informacionnye tehnologii v nauke, obrazovanii i upravlenii»: trudy. Pod red. prof. E.L. Gloriozova. Moskva. = XLIII International Conference "Information Technologies in Science, Education and Management": Proceedings. By edition of prof. E.L. Gloriosov. Moscow. 2015. S. 182-193 (in Russian).

    24. Massel 'L.V., Massel' A.G. Jazyk opisanija i upravlenija znanijami v intellektual'noj sisteme semioticheskogo tipa [The language for knowledge description and management in the intelligent system of semiotic type] // XX Bajkal'skaja Vserossijskaja konferencija «Informacionnye i matematicheskie tehnologii v nauke i upravlenii»: trudy. = XX Baikal All-Russianl Conference "Information and mathematical technologies in science and management": Proceedings. T. 3. Irkutsk. ISJeM SO RAN. = Vol. 3. Irkutsk. Melentiev Energy Systems Institute of Siberian Branch of Russian Academy of Science. 2015. S. 112 -124 (in Russian).

    25. Massel 'A.G., Massel' L.V. Situacionnyj poligon kak intellektual'naja si-stema semioticheskogo tipa [Situational polygon as the intelligent system of semantic type]. XLIII Mezhdunarodnaja konferencija «Informacionnye tehnologii v nauke, obrazovanii i upravlenii»: trudy. Pod red. prof. E.L. Gloriozova. Moskva. = XLIII International

    Conference "Information Technologies in Science, Education and Management": Proceedings. By edition of prof. E.L. Gloriosov. Moscow. 2015. S. 246-255 (in Russian).

    26. Osipov G.S. Ot situacionnogo upravlenija k prikladnoj semiotike [From situational management to applied semiotics] // Novosti iskusstvennogo intellekta. = News of artificial intelligence. 2002. № 6 (54). S. 2-12 (in Russian).

    27. Pospelov D.A. Situacionnoe upravlenie. Teorija i praktika [Contingency management. Theory and practice]. M. Nauka. = Moscow. Science. 1986. 284 s. (In Russian).

    28. Pjatkova N.I., Senderov S.M., Pjatkova E.V. Metodicheskie osobennosti issledovanija problem jenergeticheskoj bezopasnosti na sovremennom jetape [Methodological features of energy security problems research at the present stage] // Izvestija. RAN. Jenergetika. = News. Russian Academy of Sciences. Energetics.2014. № 2. S.81-87 (in Russian).

    29. [Rassel i dr. (A)] Dejstvija, situacii i sobytija (ontologija situacionnogo is-chislenija) [Russel et al (a). Actions, situations and events (ontology of situational calculus)] // V kn .: Rassel S., Norvig P. Iskusstvennyj intellekt: sovremennyj podhod. 2-e izd.:Per. s angl. M. Izd. Dom «Vil'jams». = In book: Russell S., Norvig P. Artificial Intelligence: A Modern Approach. 2nd ed. Trans. from English. Moscow. Pub. House "Williams". 2006. S. 451-466 (in Russian).

    30. [Rassel i dr. (B)] Intellektual'nye agenty [Russel et al (b). Intelligent agents] // V kn .: Rassel S., Norvig P. Iskus-stvennyj intellekt: sovremennyj podhod. 2-e izd. Per. s angl. M .: Izd. Dom «Vil'jams». = ». = In book: Russell S., Norvig P. Artificial Intelligence: A Modern Approach. 2nd ed. Trans. from English. Moscow. Pub. House "Williams". 2006. S. 75-108 (in Russian).

    31. Stoljarov L.N. Filosofija sobytijnogo modelirovanija na primere scenarija jenergeticheskoj katastrofy [The philosophy of event modeling by the example of the emergency scenario in energy sector] // Mezhdunarodnaja konferencija «Informacionnye tehnologii v nauke, obrazovanii, telekommunikacii i biznese»: trudy. Ukraina. Gurzuf = International Conference "Information Technologies in science, education, telecommunications and business": Proceedings. Ukraine. Gurzuf // 2010. S. 197-200 (in Russian).

    32. Trahtengerc E.A. Komp'juternaja podderzhka prinjatija reshenij [Computer support of decision-making]. M.:SINTEG. 1998. 376 s. (In Russian).

    33. Chernjak L. Vizual'naja analitika i obratnaja svjaz '[Visual Analytics and Feedback] // «Otkrytye sistemy» = "Open Systems". №6. 2013. URL: http://www.osp.ru/os/archive/ (Data obrashhenija 02.12.2014) (in Russian).

    34. Endsley, M. R. The Role of Situation Awareness in Naturalistic Decision Making. In C. Zambock & G. Klein (Eds.). Naturalistic Decision Making. 1997. Mahwah. NJ: LEA. Rp. 269-284.

    35. E. Eremchenko, V. Tikunov, R. Ivanov, L. Massel, J. Strobl. Digital Earth and Evolu-tion of Cartography. Procedia Computer Science. Volume 66. 2015. Pp 235-238. Pub-lished by Elsevier.

    36. Ivanov R.A., Massel L.V. Possibility of Application of Situational Awareness in En-ergy Research // 12th International Workshop on Computer Science and Information Technologies: rroceedings. Vol.1. 2010. Russia. Moscow - St. Petersburg. Pp. 185-187.

    37. Los Alamos National Laboratory, http://www.sandia.gov/mission/ homelandypro-grams / critical / nisac.html, http://lanI.gov/orgs/d/nisac/.

    38. Massel L.V., Massel A.G., Arshinsky V.L. Intelligent IT-enviroment for decision sup-port in research and energy security guaranty of Russia and its regions // 13 th Work-shop on Computer Science and Information Technologies: proceedings. Vol. 1. 2011. Germany. Garmish-Partenkirchen. KIT. Pp. 7-13.

    39. Massel L.V. Problems of the Smart Grid creation in Russia with a view to information and telecommunication technologies and proposed solutions // 14th International Workshop on Computer Science and Information Technologies: proceedings. Vol. 1. 2013. Austria-Slovakia- Hungaria. Pp. 115 - 120.

    40. Massel L.V., Arshinsky V.L., Massel A.G. Intelligent computing on the basis of cog-nitive and event modeling and its application in energy security studies // International Journal of Energy Optimization and Engineering. Special issue on: Mathematical and heuristic modeling and optimization of energy systems. № 3 (1). 2014. Pp. 83-91.

    41. Massel L.V., Massel A.G. Contingency management and semantic modeling in energy sector // 15th International Workshop on Computer Science and Information Technol-ogies: proceedings. Vol. 1. 2014. England. Sheffield. Ph. 158-162.

    42. Massel L., Massel A. Cyber ​​security of Russia's energy infrastructure as a component of national security // International Conference on Problems of Critical Infrastructures and 6th International Conference on Liberalization and Modernization of Power Sys-tems: proceedings. Edited by Z.A. Styczynski and N.I. Voropai. 2015. Saint Peters-burg. Pp. 6672.

    43. McCarthy J., Situations, Actions and Causal Laws. Stanford Artificial Intelligence Project: Memo 2. +1963.

    44. National Energy Technology Laboratory, http://www.netl.doe.gov/onsite_research.

    45. 12th World Congress of Semiotics "New Semiotics: Between Tradition and Innova-tion": abstracts. Bulgaria. Sofia. New Bulgarian University / Southeast European Center For Semiotic Studies. 2014. 218 p.

    46. ​​Pednault E.P.D. ADL: Exploring the middle ground between STRIPS and the situation calculus. У працях 1-st Int. Conf. on Principles of Knowledge Representation and Reasoning. 1989. Pp. 324-332 .

    47. Voropai N.I., Kolosok I.N., Massel L.V. et al. A Multy-Agent Approuch to Electric Power Systems // Multi-Agent Systems - Modeling, Interaction, Simulations and Case Studies. India. InTech. 2011. Pp. 368-394.


    Ключові слова: КРИТИЧНІ ІНФРАСТРУКТУРИ /ІНТЕЛЕКТУАЛЬНІ СИСТЕМИ /СИТУАЦІЙНЕ УПРАВЛІННЯ /семіотичний підхід /семантичне моделювання /ІНТЕЛЕКТУАЛЬНІ ЕНЕРГЕТИЧНІ СИСТЕМИ

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити