Кубанский государственный аграрный университет
Kuban State Agrarian University
Разработка адаптивной матрицы типовых знаний для инвестиционного управления агропромышленного комплекса
Development of an adaptive matrix of standard knowledge for investment management of agribusiness
Лаптев Владимир Николаевич,
Laptev Vladimir Nikolaevich,
Аршинов Георгий Александрович,
Arshinov Georgiy Aleksandrovich,
Лаптев Сергей Владимирович,
Laptev Sergey Vladimirovich,
Лукьяненко Татьяна Викторовна,
Lukyanenko Tatyana Viktovna,
Фешина Елена Васильевна,
Feshina Elena Vasilievna,
г. Краснодар
Krasnodar
Аннотация
Для оценки места и роли информации в обеспечении эффективной деятельности АПК с помощью математического моделирования исследуются характеристики нелинейных процессов его взаимодействия с изменяющейся внешней средой. Для гибкого приспособления деятельности АПК к изменениям внешней среды необходимо создание адаптивной матрицы типовых знания (МТЗ). Все входящие в нее строки Ym(xn) способны при Yk(xn)=Ym(xn) автоматически, с должным «эффектом системы», обеспечивать выживание АПК в типичных ситуациях, а при Yk(xn)?Ym(xn) - адаптироваться к изменениям внешней среды (С). Все входящие в МТЗ числовые величины представлены в безразмерные виде для корректного их сравнения и использования. Как правило, M=N, а N - общее количество строк МТЗ Ym(xn), а Дxn=1/2N одинаковые отрезки интервала [0,1], получаемых методом дихотомии. Yk(xn) и Ym(xn) - однотипные безразмерные значения текущей k и типовых m дискретных функций Ym(xn) МТЗ, пригодных для однозначной идентификации Yk(xn) текущей модели
To assess the place and role of information in ensuring the effective operation of the agro-industrial complex with the help of mathematical modeling, we have investigated the characteristics of nonlinear processes of its interaction with the changing external environment. For flexible adaptation of the agro-industrial complex to changes in the external environment, it is necessary to create an adaptive Matrix of Standard Knowledge (MSK). All the lines Ym (xn) included in it are capable of automatically working in typical situations for Yk (xn) = Ym (xn), and for Yk (xn) ? Ym (xn) - adapting to changes in the external environment (C). The numerical values ??included in MSK are presented in fractions of a unit (in dimensionless form) for correct comparison and use. As a rule, M = N, and N is the total number of equal parts Дxn = 1 / N of the segment [0,1], obtained by the dichotomy method. Yk (xn) and Ym (xn) are the same type dimensionless values of the current k and typical m discrete functions Ym (xn) of MT, suitable for unique identification of Yk (xn)
Ключевые слова: информация, ее сущность и роль в обеспечении эффективной стратегической и тактической деятельности МАУ АПК, математическое моделирование процесса взаимосодействия АПК с изменяющейся внешней средой
Keywords: information, its essence and role in providing the effective activity of the aic, mathematical modeling of the process of interaction of aic with a changing external environment
Основная часть
Для эффективной адаптации деятельности АПК к изменениям внешней среды целесообразно использовать механизм адаптивного управления открытыми системами (МАУ ОС) с его матрицей типовых знаний (МТЗ), которая весьма эффективно вычисляется в адаптивной автоматизированной системе управления «Эйдос-АСА» (системе «Эйдос-АСА») [1]. Ее базовой основой является весьма эффективная компьютерная система «Эйдос», разработанная в 2002 году профессором Е.В. Луценко для реализации положений его системной теории информации [10]. Она названа им АСК-анализом (автоматизированным системно-когнитивным анализом), который он реализовал в своем уникальном программном комплексе «Эйдос». Этот программный комплекс весьма эффективно используется в управлении открытыми системами (ОС) в типичных ситуациях, математически строго описываемых указанной МТЗ, Она, весьма корректно формируется системой «Эйдос». С ее помощью можно быстро и с заданной наперед точностью распознавать типичные и нетипичные ситуации взаимодействия исследуемой конкретной ОС с реальной изменяющейся внешней средой, а затем запускать механизм адаптивного управления (МАУ) ею для углубленного исследования его возможностей в любой типичной для ОС ситуации.
МТЗ позволяет устанавливать реальные связи для всех ее параметров xn. В каждой строке этой матрицы ее параметры Дxn строго единообразно упорядочены и представляют собой конкретные «штакетники» из следующих безразмерных (в долях единицы) числовых значений:
, (1)
Последние по своей сути представляют одну из типовых моделей Ym(xn), отражающую стоп-кадр сбалансированного взаимодействия ОСm-Сk, когда ОСm=Ck, то есть действующие векторные импульсы внешней среды Сk, с допустимой на практике погрешностью е успешно уравновешены адекватными им интегральными ответными импульсами ОСm со стороны ОС.
На рисунке 1 представлена (общая) концептуальная алгоритмическая модель работы МАУ поведением человеком - самой совершенной ОС.
Рисунок 1. Концептуальная алгоритмическая модель работы МАУ ОС
В правом верхнем углу этого рисунка указана МТЗ, располагающаяся в мозгу человека, а в нижнем левом углу - иерархические организационные структуры из q функциональных элементов (ФЭq) ОС, синхронная работа которых призвана обеспечить создание нужных для выживания ОС «эффектов системы» - +Крm= ОСm=Сk. Именно они призваны обеспечить выживание ОС (человека) в типичных для него ситуациях, путем уравновешивания текущих воздействий извне Сk, адекватными им противодействиями ОСm с ее стороны.
Формальное совпадение моделей Yk(xn) и Ym(xn) в блоке идентификации (Ид) означает, что ОС в текущей стоп-кадре ее взаимодействия с внешней средой может выжить за счет создания адекватного ей противодействия ОСm=Сk, называемого «эффектом системы». Для этого, как минимум, ОС должна убедиться в совпадении текущей модели Yk(xn) с одной из ее типичных моделей Ym(xn). При их совпадении (т.е. выполнении условия Ym(xn)=Yk(xn)) ОСm, за счет адекватного противодействия воздействию извне выживает в таком текущем k-м стоп-кадре своего взаимодействия с постоянно изменяющейся внешней средой Сk.
МТЗ состоит из M строк, представляющих типичные функций Y1(xn), …, Ym(xn), …, YM(xn) от n переменных xn, которые постоянно сравниваются с очередной текущей функцией Yk(xn). При выполнении условия Yk(xn) - Ym(xn)? е, блок Авт (автоматика) направляет типовую модель Ym(xn) в блок ДПФ (дискретного преобразования Фурье), где вычисляются собственные круговые частоты щ1, щ2,…, щq для всех q функциональных элементов (систем) ФЭq ОС. Эти сигналы управления синхронной работой ФЭq через блок обмена передаются коллективу исполнителей, синхронная работа которых оценивается в блоке +Крm (блоке ожидаемого ОС позитивного конечного результата). В нем по закону резонанса все q ФЭq одновременно автоматически «откликаются» только на «свои» собственные частоты щq. Результат их синхронной работы в течение временного интервала ?tn обеспечивает создание «эффекта системы», уравновешивающего интегральное воздействия xn параметров входного сигнала, поступающих извне и от внутренних органов ОС в блок их фиксации (Фк). Этот «эффекта системы» и обеспечивает выживание ОС в текущем k-м стоп-кадре. В противном случае ОС, по имеющемуся на такой случай алгоритму «оптимизации» одной или нескольких частот щq в блоке Авт осуществляет посылку такой модели в блок ее формальной автоматизации щq (ФА), т.е. ее оптимизации. Если оптимизация щq удается, то уточненная модель Ym(xn) в блоке формальной логики (ФЛ) передается в блок ее оптимизации (Ymopt(xn)), а затем в блок Ид. Если оптимизация не получается, то в блоке ФА такие Ymopt(xn) передается в блок диалектической логики (ДЛ), где по законам диалектической логики предпринимается попытка кардинального улучшения «старой» МТЗ, т.е. перевод всех ее математических моделей в новое качество Ymnew(xn), обеспечивающих ее успешную работу в новых условиях.
Это следующие законы диалектики природы [15]:
- закон взаимного проникновения противоположностей, четко указывает источник развития объекта (их гармоничное взаимодействие);
- закон перехода количества в качество и обратно, вскрывает сущность диалектического развития природы и мышления, через поэтапное восхождение от абстрактного к конкретному через все более тонкое их взаимодействие;
- закон отрицания отрицания, отражает тенденцию развития объекта через двойное отрицание, обеспечивающее все более и более тонкое взаимодействие противоположностей.
Поясним суть оптимизации и построения принципиально новой МТЗ. Оптимизация МТЗ представляет собой промежуточный вариант ее обновления. В блоке формальной логики (ФЛ), выясняется, можно ли формально улучшить одну или несколько функций Ym(xn). Если это возможно, то через блок Авт осуществляется переход к блоку Ymopt(xn) а из него через блок (ДЛ), к блоку Ymnew(xn), где реализуется кардинальное улучшения МТЗnew, путем ее пересчета на базе новейших достижений науки и техники, с последующим возвратом в блок Ymopt(xn) [9], а затем к блоку идентификации (Ид). В дальнейшем осуществляется типовой режим функционирования МАУ ОС. Он используется до тех пор, пока не потребуется очередное частное или кардинальное улучшение Ymopt(xn) или Ymnew(xn).
Таким образом, с помощью описанной выше технологии постоянного развития возможностей МТЗopt и МТЗnew человек не только творчески развивает свой естественный интеллект (ЕИ), но и способствует эффективному развитию искусственного интеллекта (ИИ) с помощью которых он реально расширяет возможности формальной и диалектической логик.
При реализации модели Yk(xn) имеют место два варианта взаимодействия ОСm-Ck:
Yk(xn) = Ym(xn) (2)
Yk(xn) ? Ym(xn). (3)
В случае (2) ОС выживает, а случае (3) - она может погибнуть, если не найдет способ, обеспечивающий ее адаптацию к новым условиям. Однако в случае (3) ЕИ, т.е. разум человека, в рамках законов диалектики природы, нашел способ достижения (1) за счет постоянного развития им своего творческого потенциала путем обязательной проверки его реальной мощи на практике.
Мозг человека - это орган, единообразно отражающий сходство текущей Yk(xn) и типовой модели Ym(xn) взаимодействия человека с изменяющейся внешней средой. Тело человека - это исполнительный орган, обеспечивающий, за счет синхронной работы его различных функциональных элементов и систем (ФЭ и ФС), «эффекты системы», обеспечивающие уравновешивание всех типовых воздействий извне при выполнении условия +Крm=ОСm=Сk.
При однозначном установлении равенства Yk(xn) = Ym(xn) (с допустимой на практике с погрешностью е) в организме человека как ОС автоматически запускается процесс вычисления собственных круговых резонансных частот щ1, щ2, …, щq, для q задействованных в создании должного «эффекта системы» ФЭq. (или ФС). Тем самым обеспечивается синхронная (коллективная) работа, исполнительных органов организма (ФЭ и / или ФС) человека, обеспечивающая создание должного «эффект системы» и выживание ОС в очередной типовой для нее ситуации. за счет отлаженной до автоматизма синхронной работы ее ФЭ, обеспечивающих ее выживание ОС в очередной типовой ситуации.
В противном случае, при Yk(xn)?Ym(xn), мозг настойчиво конструирует улучшенные, т.е. оптимальные Yoptm(xn) или принципиально новые Ynewm(xn) модели выживания человека и настойчиво пытается их быстро апробировать на практике с целью дальнейшего использования в процессе его выживания ОС в новых для него ситуациях. Таким образом, мозг не только создает новые возможности организма, но и обеспечивает, за счет резонанса, должные оптимальные или новые «эффекты системы». В результате таких творческих способностей мозга и тела человека его организму до сих пор удается успешно выживать в изменяющемся мире.
Программный комплекс, автоматизирующий работу МАУ ОС в указанном направлении, целесообразно реализовать на базе компьютерной системы «Эйдос», дополненной программой быстрого преобразования Фурье (БПФ). Она уже сегодня позволяет быстро (в реальном масштабе времени) вычислять типовые щ1, щ2, …, щq, оптимальные щopt1, щopt2, …, щoptq и новые щnew1, щnew2, …, щnewq круговые частоты ФЭ (ФС), используемые в постоянно развивающемся МАУ ОС, обеспечивающие получение нужных для ее реального выживания «эффектов системы».
Все строки Ym(xn) МТЗ способны при Yk(xn)=Ym(xn) автоматически работать в типичных ситуациях, а при Yk(xn)?Ym(xn) - адаптироваться к изменениям внешней среды (С) за счет описанного нами МАУ ОС (у нас МАУ АПК).
Входящие в нее числовые величины представлены в долях единицы в безразмерном виде) для корректного сравнения и использования.
Как правило, M=N, а N - общее количество равных частей Дxn=1/N отрезка [0,1], получаемых методом дихотомии. Yk(xn) и Ym(xn) - а однотипные безразмерные значения текущей k и типовых m дискретных функций Ym(xn) МТЗ, пригодных для однозначной идентификации Yk(xn).