В статье рассмотрены средства концептуального проектирования сложных технических систем. Построена квазиаксиоматическая теория, формализующая процедуры порождения смысла для естественно-языкового описания процесса создания нового технического решения. Введены семантические категории, структуры универсальных множеств, операции сравнения элементов универсума. Описаны типы соединения элементарных подсистем. Предложена формализация процедуры многоуровневого синтеза технической системы с использованием порождающей грамматики над нечеткими структурами. Приведен пример проектирования технического устройства.
Идентификаторы и классификаторы
Создание новых сложных технических систем и систем управления – процесс творческий, связанный с анализом и синтезом разнородной информации. В проектировании систем на начальном этапе сформировались различные подходы к методам автоматизации процесса проектирования, способам представления и использования инженерных и физических знаний. Наиболее распространенными являются функционально-структурные, логико-комбинаторные, алгоритмические, эвристические методы [1-13]. Значительный вклад в развитие исследований внесли работы Волгоградской школы поискового конструирования [11-17].
Список литературы
1. Rodenacker W.G. Methodisches Konstruieren. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag. 1991.
2. Roth K. Konstruieren mit Konstruktionskatalogen. Berlin. Heidelberg: Springer. 1994.
3. Koller R. Konstruktionslehre für den Maschinenbau. Berlin, Heidelberg: Springer, 1998.
4. Marca D.A., McGowan C.L. Structured Analysis and Design Technique. New York: McGraw-Hill. 1987.
5. Hubka V., Eder W.E. Design Science. London: Springer, 1996.
6. Suh N.P. Axiomatic Design: Advances and Applications. Oxford: Oxford University Press. 2001.
7. Pahl G., Beitz W., Feldhusen J., Grote K.-H. Engineering Design. London: Springer. 2007.
8. Eder W.E., Hosnedl S. Design Engineering: A Manual for Enhanced Creativity. Boca Raton: CRC Press. 2007.
9. Альтшуллер Г.С. Найти идею: Введение в ТРИЗ - теорию решения изобретательских задач. М.: Альпина Паблишер. 2011.
10. Анкудинов Г.И. Синтез структуры сложных объектов (логико-комбинаторный подход). Л.: Издательство ЛГУ, 1986.
11. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества. М.: Машиностроение, 1988.
12. Концептуальное проектирование. Развитие и совершенствование методов / Под ред. В.А. Камаева. М.: Машиностроение, 2005.
13. Заболеева-Зотова А.В. Лингвистические системы: модели, методы, приложения. Волгоград, Издательство ВолгГТУ, 2004. EDN: QMNRJH
14. Заболеева-Зотова А.В. Формализация семантики текста при автоматизации слабоструктурируемых процедур в процессе синтеза технических систем // Известия ВолгГТУ. 2006. №4 (21). С. 36-43.
15. Вайнгольц И.И., Фоменков С.А. Разработка архитектуры программно-информационного комплекса, использующего структурированные физические знания для проектирования технических систем // Мехатроника, автоматика и робототехника. 2019. №3. С. 73-76. EDN: VWBKRG
16. Васильев С.С., Коробкин Д.М., Фоменков С.А. Метод извлечения элементов конструкции изобретений из русскоязычных патентов // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-32: Сборник трудов международной научной конференции / Под ред. А.А. Большакова. СПб.: Издательство Политехнического университета. 2019. Т. 7. С. 105-110.
17. Яковлев А.А., Поступаева С.Г., Гребенников В.Н., Федорова Н.В. Разработка технических систем на основе эвристического моделирования физического принципа действия // Известия ВолгГТУ. 2020. №8 (243) C. 83-86. EDN: ZCUUTS
18. Орловский С.А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации. М.: Наука. 1981.
19. Zimmerman H.J., Zadeh L.A., Gaines B.R. Fuzzy sets and decision analysis. Amsterdam: North-Holland. 1984.
20. Петровский А.Б. Теория принятия решений. М.: Издательский центр “Академия”. 2009. EDN: QJVOJZ
21. Петровский А.Б. Групповой вербальный анализ решений. М.: Наука. 2019. EDN: GGPTQS
22. Кобринский А.Е., Кобринский А.А. Виброударные системы (динамика и устойчивость). М.: Наука.1973.
23. Вибрация в технике. Справочник. Т. 1. Колебания линейных систем. М.: Машиностроение, 1978.
24. Вибрация в технике. Справочник. Т. 4. Вибрационные процессы и машины. М.: Машиностроение.1981.
Выпуск
Другие статьи выпуска
Рассмотрены основные проблемы, связанные с оперативным выявлением очагов лесных пожаров и сопровождающих их задымлений на основе применения автономных беспилотных летательных аппаратов. Разработан метод поиска лесных пожаров по локально-оптимальному маршруту полета в условиях неопределенности. Сформулирован ряд оригинальных положений математического аппарата нечетких множеств, позволяющих сформировать для автономного беспилотного летательного аппарата эффективную информационно-аналитическую модель ситуационно-командного управления движением по строящемуся в реальном времени маршруту полета. Создана модель представления и обработки знаний, обеспечивающая на ее основе возможность автоматического синтеза логико-трансформационных правил вывода ситуационно-командного управления движением летательного аппарата. Показано, что предложенный принцип построения информационно-аналитической модели позволяет снизить сложность решения задачи выбора эффективных команд за счет существенного сокращения количества сравнений текущей проблемной ситуации на объекте с эталонными проблемными ситуациями в процессе вывода решений.
Современные роботы позволяют решать широкий спектр задач при совместной деятельности с человеком. При этом робот может получать команды от человека через различные системы управления, а также с помощью естественного языка. Выражения на естественном языке обладают значительной многозначностью (омонимией). В статье показано, какими методами обрабатываются высказывания и решается возникающая омонимия при речевом управлении роботом в естественной или виртуальной среде.
В статье изложены принципы разработанного алгоритма выявления трендов на основе анализа больших текстовых данных и представления результата в удобных для лиц принимающих решения (ЛПР) форматах, реализованных в системе интеллектуального анализа больших данных iFORA. Дается обзор существующих алгоритмов текстовой аналитики. Излагается предлагаемая и апробированная на десятках реализованных проектов математическая основа для выявления терминов, означающих тренды. Описываются подходы к кластеризации терминов на основе их векторов в пространстве Word2vec. Приводятся примеры двух ключевых визуализаций (семантические, тренд-карты), дающих представление о круге тем и трендах, характеризующих конкретную исследуемую область, как способ адаптации результатов анализа к задачам ЛПР. Обсуждаются ограничения и преимущества использования предложенного подхода для поддержки принятия решений, предлагаются направления для будущих исследований.
. В статье представлены результаты разработки и исследования методов для создания 3D-моделей растений, выращиваемых в условиях in vitro. В комплексе они решают проблемы, возникающие в процессе исследований растений в пробирке, связанные со сложностью структуры растения, возникновением искажений на границах пробирки, ее возможным запотеванием, а также влиянием человеческого фактора. Создан банк из 792 единиц 3D-моделей для растений шести видов, позволяющий проводить имитационные эксперименты для выявления причинно-следственных связей, осуществления прогнозирования и получения новых знаний. Проведена проверка разработанных методов на адекватность. Представлены примеры их использования для конкретного растения.
Многие современные средcтва Машинного обучения (МО) работают недостаточно эффективно, ввиду выраженной нелинейности изменения трафика и нестационарности. В этих условиях выделяется задача прогнозирования признаков приращений (направления изменения) процесса временных рядов. В статье предлагается использовать некоторые результаты теории случайных процессов для быстрой оценки предсказуемости знаков приращений с приемлемой точностью. Предлагаемая процедура представляет собой простое эвристическое правило предсказания приращения двух соседних значений случайной последовательности. Показывается связь данного подхода для временных рядов с известными подходами предсказания двоичных последовательностей. Рассматривается возможность использования опыта прогнозирования абсолютных значений трафика при прогнозировании знака изменения.
В статье представлена облачная платформа IACPaaS, предназначенная для создания интеллектуальных сервисов на основе онтологий, а также концептуальные идеи, лежащие в основе ее разработки. Описаны основные особенности и опыт использования поддерживаемых технологий создания интеллектуальных сервисов различных типов. На платформе реализована развитая инструментальная поддержка разработки всех компонентов интеллектуальных сервисов. Изначально она позиционировалась как среда для создания облачных систем с базами знаний, сейчас же рассматривается как инструментарий разработки программ на основе онтологий, имеющих семантическое представление.
Предложен метод сравнения моноинтервальных альтернатив, позволяющий попарно сопоставлять по эффективности альтернативы с произвольными распределениями рисков на интервальных оценках показателей их качества. Применение метода продемонстрировано на примерах. Даны рекомендации по практическому использованию метода.
Описываются методы решения антагонистической игры в условиях нарушения принципов «общих знаний», когда игроки демонстрируют неполные методы возможных решений и соответствующую значимость противоположной стороны. В качестве формальной игровой модели предлагается использовать нечетко-множественные представления оценок возможностей использования игроками их стратегий и соответствующих последствий. Решение задачи основано на преобразовании нечетких оценок возможных результатов решений для каждой ситуации в форму эквивалентного нечеткого количества с треугольной регулируемой аппаратурой. Разработанный метод не накладывает ограничений на вид исходных нечетных данных. Помимо выбора наилучшего решения, повышается его результат и возможности реализации.
Рассматривается задача многокритериального выбора в случае, когда предпочтения лица, принимающего решение (ЛПР), задаются нечетким бинарным отношением второго порядка. Описывается математическое обоснование алгоритма сужения множества Парето на основе нечетких квантов информации о предпочтениях ЛПР. Обсуждаются вопросы оптимизации алгоритма в важных для приложений случаях.
Рассматривается задача многокритериального выбора с числовой векторной функцией на подмножестве векторного пространства в предположении, что ЛПР в процессе выбора использует нечеткое отношение предпочтения. Считается известной информация об этом отношении в виде конечного набора нечетких квантов. Формулируется алгоритм, который за счет этой информации позволяет сузить множество Парето в задаче многокритериального выбора и, тем самым, облегчить окончательный выбор. Работа алгоритма иллюстрируется числовым примером.
Издательство
- Издательство
- ИУ РАН
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 119333, Москва, Вавилова, д.44, кор.2
- Юр. адрес
- 119333, Москва, Вавилова, д.44, кор.2
- ФИО
- Соколов Игорь Анатольевич (Директор)
- E-mail адрес
- frccsc@frccsc.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 1356274