Економіко-математичне моделювання прийняття рішень на основі комп'ютерних баз знань

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ЕКОНОМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора економічних наук

Спеціальність - 08.03.02

Економіко-математичне моделювання

ЕКОНОМІКО-МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ НА ОСНОВІ КОМП'ЮТЕРНИХ БАЗ ЗНАНЬ

РІППА Сергій Петрович

Київ - 1998

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Iнтенсивний перехiд до нових економiчних, полiтичних, соцiальних i iнших реалiй, перетворення законодавчих основ суспiльства - із тоталiтарного соцiалiзму у ринкові структури (ще не досить розвинуті) - торкнулися всiх сфер наукових знань, в тому числi i економiчної iнформатики. Розвиток нових, ринкових методiв управлiння економікою i глибока перебудова основних принципiв господарювання визначили необхiднiсть пошуку нових шляхiв застосування комп'ютеризацiї процесiв прийняття рiшень (ПР) у господарськiй сферi.

Змiна ролi та спiввiдношень керiвникiв, менеджерiв та економiстiв усiх рангiв (як одного з одним, так i з новим iнформацiйним середовищем) призвело до значного пiдвищення вимог до процесiв i методiв ПР. Видiлення поняття осiб, що приймають рiшення та узагальнення в ньому всiх категорiй осiб, які беруть участь у процесах ПР в економiцi, з одного боку, дало можливість застосування нагромадженого потенцiалу в галузi теорiї ПР для економіки, а з іншого, - поставило вимогу переосмислення наукових знань про ПР у нових умовах для бiльш складних систем i економiчних прикладiв.

Фактично стався перехiд вiд поняття обробки iнформацiї (як механiчного процесу переробки одиниць iнформацiї) до поняття необхiдностi iнтелектуалiзацiї застосувань комп'ютерної технiки. Наприклад, вiд розповсюдженої автоматизацiї економiчних завдань (в облiку, аналiзi, прогнозуваннi i т.п.) до цiлiсного, iнтегрованого розумiння проблем рiшення завдань - як складових iнтелектуальних процесiв прийняття рiшень з урахуванням побiчних i додаткових умов.

У запропонованому дослiдженнi проблематика автоматизацiї ПР розглядається як iнформацiйна пiдтримка процесiв рішення при застосуванні природно-мовних засобів уявлення і оперування текстовими знаннями.

Високий рівень вимог до сучасних управлінських систем, висока ціна економічних, соціально-суспільних і екологічних наслідків від прийнятих рішень висунули на перший план потребу застосування СППР засобами сучасних інформаційних технологій. При вирішенні подібних задач надзвичайно важлива роль належить системам баз знань (БЗ). Як зв'язуючий елемент між базою даних і методами рішень база знань вміщає в собі всі основні і необхідні для визначення обгрунтованих рішень компоненти: знання про методи рішень в економіці, про інформатику (підтримка рішень засобами інформаційних технологій) і метазнання (про застосування знань двох - як мінімум - вищеназваних предметних областей). В останні роки в ланцюгу "БД і програмні засоби СППР - алгоритми - методи - знання" останній елемент стає ключовим для всієї системи ПР.

У той же час поза увагою залишилось багато проблемних питань, пов'язаних з теоретичною розробкою основ використання текстових баз знань у процесах ПР, спричинених відсутністю формального апарату уявлення і оперування текстовими знаннями в економічних застосуваннях ПР - особливо з позицій сучасних інформаційних технологій. Так, в існуючій практиці недостатньо повно досліджені методологічні принципи і практичні шляхи створення цілісних інформаційних технологій для ПР в менеджменті - взагалі - і в сфері маркетингу та інвестиційного аналізу, зокрема, на основі застосування комп'ютерних баз знань. Необхідність подібних підходів викликана впровадженням нових інструментальних комп'ютерних засобів, потребою розвитку процесів ПР в умовах групових управлінських процесів. Крім того, досі не обгрунтовано шляхів створення комп'ютерних баз знань у межах сучасних управлінських систем, не розроблено методологій побудови і супроводу інструментальних засобів БЗ, які використовують концепції текстових знань. Таким чином, виникає необхідність створення науково-теоретичного апарату побудови систем ПР для економічних застосувань на якісно новій основі текстових баз знань.

Ще одна особливість, що визначає актуальність представленого дослідження, характерна для країн СНД взагалі і для України зокрема - це проблеми перебудови посткомуністичної економіки. Глибинні процеси ломки економічних основ суспільства, перехід до ринкових форм господарювання повністю змінюють принципи і методи економічного управління, вимагаючі впровадження зовсім нових систем ПР в економічній галузі. Серед специфічних особливостей розвитку інформатики на Україні можна назвати недолугу спадщину комп'ютерізації СРСР, жалюгідний стан промисловості ЕОМ, вітчизняної технології програмування і інформатизації.

До основних наукових цілей, які окреслені в даному дослідженні, можна віднести спробу розробити методологічні основи застосування знань у системах ПР для економічних систем. Основу методології знань складають способи їх моделювання в текстовій формі і методи оперування знаннями, що закладені в природньо-мовних текстах. Важлива роль у вирішенні основних наукових проблем дослідження належить визначенню понятійного апарату економічних знань стосовно процесів прийняття рішень. Теоретична новизна даного дослідження засновується на розробці методів природньо-мовного моделювання економічних текстів і відокремлення сукупності принципів застосування текстових перетворень для реалізації процесів прийняття рішень.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проведені в рамках виконання державних і госпрозрахункових науково-дослідних тем "Розробка технології автоматизованої обробки економічної інформації на основі баз алгоритмів і програм" (№ держреєстрації 01.86.0105085) і "Розробка автоматизованої системи бухобліку Тернопільської обласної клінічної лікарні" (АСОЕІ-24-88), спільно з Інститутом кібернетики АН УРСР під керівництвом професора Зайцева М.Г. (тема ДКНТ N 472/248 від 12.12.80).

Практичні результати дослідженнь з питань інструментальних засобів БЗ ПР підсистеми "Інвестиційний аналіз" включені як складові частини в наукові матеріали держбюджетної теми "Дослідження систем і засобів моделювання підтримки інвестиційної діяльності в Україні" (№ 788, КНЕУ, 18.03.1996 р.).

Мета і задачі дослідження. Метою дослідження в даній роботі є розробка теоретичних і методологічних основ побудови СППР на базі текстових знань для сучасних систем економічного управління.

Для досягнення поставленої мети в дослідженні вирішуються такі задачі:

- аналіз і оцінка особливостей створення і впровадження автоматизованих управлінських систем на основі традиційних засобів інформаційних технологій а також сучасних інструментів моделювання експертних систем і штучного інтелекту;

- визначення основних принципів побудови технології використання текстових баз знань для систем ПР в області економічного управління і обгрунтовання її структурних елементів;

- аналіз особливостей сучасних інформаційних технологій об'єктно-орієнтованого програмування, гіпертекстових систем і групових СППР та визначення основних напрямків розвитку методології текстових БЗ в економічних застосуваннях;

- теоретичне обгрунтування і розробка формального апарату і економіко-математичних моделей уявлення текстових баз знань для систем ПР в області економічних управлінських систем;

- створення економіко-математичних методів і операційного апарату маніпулювання текстовими знаннями в процесах ПР для економічних застосувань;

- розробка необхідних для функціонування БЗ ПР інформаційної і інструментальної баз для систем менеджменту, маркетингу та інвестиційного аналізу;

- обгрунтування методології побудови групових систем ПР на основі текстових баз знань з використанням інструментальних засобів ПЕОМ на основі методології Інтернет і інтрамереж;

- розробка елементів інструментальних засобів побудови і застосування текстових БЗ при реалізації групових рішень в сфері менеджменту, маркетингу і інвестиційного аналізу.

Наукова новизна одержаних результатів. В дисертації розроблено теоретичні основи побудови текстових баз знань у системах ПР і сформульовані принципи їх функціонування в межах комп'ютерних систем на прикладі методів ПР систем менеджменту, маркетингу і інвестиційного аналізу. Обґрунтовано методологію формалізації уявлення і оперування текстовими знаннями в процесах ПР. Побудовано формальний апарат, який базується на методах предикатної логіки, для підтримки групових рішень з орієнтацією на широке коло задач менеджменту. Виконано також формалізацію і доведення застосування математичного апарату логіки висловлювань і предикатної логіки в процесах генерації управлінських рішень.

У рамках проведеного дослідження запропоновано наукові методи для представлення і застосування текстових знань у вирішенні економічних завдань. Розглянуто специфіку і особливості впровадження інформатики знань для різних класів задач ПР в економічних застосуваннях. Розроблено і випробувано декілька груп методів, зорієнтованих на опис і оперування економічними знаннями. Запропоновано методи інформаційного забезпечення задач ПР в термінах концепції баз знань, що грунтуються на застосуваннях методів математичної лінгвістики, на формальних граматиках і предикатній логіці. На основі розроблених і доведених в даній роботі принципів і методів збудована БЗ ПР і розглянуто можливості створення різних систем інструментальної підтримки СППР на принципах БЗ. Реалізовано аналіз і здійснено вибір найбільш придатних базових програмних засобів для розробки БЗ і операційного апарату систем БЗ ПР.

Практичне значення одержаних результатів. Представлені в дисертації методологічні основи побудови текстових баз знань і технологічні компоненти БЗ ПР використані в якості інструментальних засобів і технологічних компонентів ряду міжнародних проектів у галузі загальної теорії менеджменту і маркетингу (TACIS). Впровадження в практику одержаних результатів дозволяє значно підняти рівень автоматизації технології програмування, поліпшити якість проектних і технологічних робіт в області інформатики, скоротити термін запровадження нових методів управління, підвищити якість ПР при підтримці широкого класу методів менеджменту, маркетингу та інвестиційного аналізу. По темі дисертаційного дослідження реалізовані впровадження в системі вищої освіти на базі Тернопільської академії народного господарства, інституту економіки і підприємництва (м. Тернопіль), для установ Промінвестбанку України і регіональних відділень національного агентства реконструкції і розвитку України.

Особистий внесок здобувача :

1. Сформульовані методологія і концепція уявлення текстових баз знань на основі природно-мовного опису класів при визначенні об'єктів, процесів, властивостей і відношень в економічних текстах. Запропоновано підхід для розрізняння текстових знань в економічних БЗ на основі принципів потрійного уявлення мовних знань.

2. Досліджено механізм підстановок при маніпулюванні текстовими знаннями і визначено принцип приведення економічних текстів до формалізмів логічних висловлювань в процесах ПР на основі БЗ.

3. Розроблені предикатна модель і формальний апарат логіки висловлювань і предикатів в процесах ПР для економічних застосувань з врахуванням альтернативних варіантів побудови БЗ ПР.

4. Для підсистеми "Інвестиційний аналіз" побудовано формальний опис БЗ і створено математичний апарат доведення рішень на основі логіки висловлювань в операціях з класами текстових знань.

5. Побудована інтегральна модель формального опису БЗ і доведена прийнятність операційного апарату БЗ в процесах доведення повноти і непротиріччя групових рішень, а також створено інструментальні засоби, інформаційна модель і програмне забезпечення для різних класів задач "Інвестиційний аналіз" в системі стратегічний менеджмент і маркетинг.

Апробація результатів дисертації. Як апробація даного дослідження із тематики представлення і оперування текстовими знаннями система БЗ ПР була реалізована автором у рамках наукового стажування в лабораторії кафедри економічної інформатики Регенсбурзького університету (ФРН) у тісному співробітництві з професором Г. Німайєром, відомим фахівцем у галузі моделювання економічних систем (експертні системи Amtos, Timer). У 1994-1995 рр. ця робота була продовжена в межах програми Європейської спілки TACIS. Спершу в Академії менеджменту Нижньої Саксонії (Целлє, ФРН), пізніше в навчальному центрі Торгово-промислової палати в Мюнхені (ФРН) була здійснена практична прив'язка проекту в галузі систем СППР "Інвестиційні розрахунки, менеджмент і маркетинг".

Розроблена автором пробна версія БЗ ПР, реалізована на основі оболонки Windows i засобів MS Word i Excel, була застосована для обробки аналітичних даних проекту, в кінці 1995 р. результати цієї роботи захищені перед комісією Европейської спілки і автором одержано диплом програми TACIS. Паралельно із згаданими напрямками були проведені спільні роботи з фірмою MIC GMbH у тісному контакті з паном В. Гантнером і паном Х. Герлахом по тематиці спеціалізованих комп'ютерних систем і мереж (угода від 14.07.1990 р. між Тернопільською академію народного господарства і фірмою MIC GMbH), з кафедрою слав'яністики Регенсбурзького університету спільно з паном Е.Ханзаком - по тематиці мовної філософії і лінгвістики, з фірмою Rohde & Schwarz (Мюнхен, ФРН) у тісному контакті з паном В. Бланкенбургом - у галузі комунікаційної інформатики і проектного менеджменту, результати яких були також включені у програму TACIS.

Публікації. Основні положення дисертації опубліковані в трьох монографіях, 19-ти статтях і депонованих виданнях, з них 1 монографія і 7 статтей - без співавторів. Загальний обсяг публікацій, які відображають основний зміст дисертації становить 46,2 друк. арк. і особисто авторові належать 22,5 друк. арк. (всього - 37 публікацій).

Обсяг і структура роботи. Дисертація складається з вступу, шести розділів (20 параграфів), висновків і додатків, викладених на 382 аркушах машинописного тексту. В неї входять 11 таблиць і 14 рисунків. Бібліографія містить 191 назву, подано 9 додатків.

Зміст роботи

У першому розділі "Аналiз рiвня розвитку автоматизованих засобiв моделювання процесів пiдтримки прийняття управлiнських рiшень в економiці з застосуванням технологій знань" подається аналіз розвитку інформаційних технологій в економічній галузі на протязі останніх років. Результати аналізу систем ПР розглядаються в контексті глобальних інформаційних процесів, що відбуваються в світі техніки і економіки в тісному поєднанні з актуальними соціально-суспільними явищами. Постановка проблем інформатики ПР виконана з урахуванням важливих тенденцій, які мають місце в останні роки в інформаційних технологіях. Подається також узагальнена характеристика різних класів СППР і інтелектуальних програмних технологій, які найчастіше застосовуються в системах ПР. Оцінка ресурсного стану інформатики СППР завершується узагальненням найбільш характерних проблем, які гальмують розвиток інформатики СППР.

У другому розділі "Методологiя прийняття рішень на основі економіко-математичного моделювання текстових баз знань" розроблено методологічні основи представлення і оперування знаннями в процесах економічних застосувань. Запропоновано методи моделювання економічних знань і визначено їх понятійний зміст у термінах описів економічних об'єктів, процесів, властивостей і відношень. Розглянуто також структурні основи операційного апарату комп'ютерних баз знань.

Економiчна iнформацiя та знання розглядаються як нерозривне ціле у процесах узагальнення, класифiкування і застосування iнформацiї з врахуванням обмеженнь законодавчого характеру, якi торкаються як форми текстiв (нормативнi форми економiчної документацiї), так i змiсту (нормативнi вимоги до змiсту та значення економiчних документiв).

Визначення iнформацiї в роботі зорієнтоване на тексти і має вигляд: "Економiчна iнформацiя - множина текстiв економiчної предметної області, яка має в нiй нормативний вид i цiннiсть". При цьому визначення економiчного тексту є достатньо широким, у нього повиннi входити поняття графікiв, гiстограм, таблиць, документiв i т.п. Але рiзнi види економiчної iнформацiї тiльки тодi мають цiннiсть в своїй предметнiй області, коли вони або нормативно зафiксованi в нiй, або побудованi на основi нормативних видiв економiчної iнформацiї дозволеними засобами в данiй ПО.

На основi поняття економiчної iнформацiї в дисертації дається визначення економiчних знань, необхiднiсть застосування яких пов'язана з можливiстю природної мови описувати i оперувати описами класiв об'єктiв i процесiв, що складають предметну сферу. Таким чином, пiд економiчними знаннями розумiються тексти про класи економiчної предметної областi.

Для вияснення поняття клас використовується подвійний подхід: 1) залежно від засобів вираження класу в економiчних текстах (мовний спосiб вказання класiв); 2) залежно від змiсту економiчних класiв, тобто від того, що являє собою клас економiчних об'єктiв чи процесiв. Множина ознак в описі даного об'єкта, яка є загальною i для iнших об'єктiв, представляє класи. Дуже важливо, що кількість ознак класiв обмежена або набагато менша від кількості iндивiдуальних ознак, яка безконечна.

Щодо опису економiчних знань у виглядi текстiв, то множина ознак в описi класiв визначає обсяг знань (вiдповiдно до нашого рiвня знань у певний момент часу для даної предметної галузі), а кількість iндивiдуальних ознак (точнiше їх опис) вiдповiдає обсягу бази даних, яка обмежена мiсткiстю фiзичного середовища зберігання iнформацiї. Розглянутий вище пiдхiд до представлення текстових знань про простi i складнi, iндивiдуалiзованi класи об'єктiв або процесiв в економiчнiй предметнiй галузі дозволяє сформулювати методологiчний принцип опису бази знань у виглядi кількості ознак. Суть принципу полягає в актуальному змiстi опису понять текстової бази знань.

Представлення знань висловлюється природно-мовним текстом, який описує поняття класiв об'єктiв i процесiв предметної галузі, яка досліджується. Таким чином, мовним об'єктом бази знань є не тiльки слово, а й iм'я в мовному розумiннi.

Iнший важливий принцип, який випливає із змiстовного опису понять, можна назвати принципом змiстовного вiдмежування знань за предметними галузями. З принципу змiстовного вiдмежування знань за предметними областями випливає, що при зазначеннi ознаки предметної областi в описі її поняття всi пiдпорядкованi даному поняттю знання можуть застосовуватись при оперуваннi текстами в данiй предметнiй галузі, навіть не маючи прямої ознаки приналежностi до неї.

Застосування принципу змiстовного вiдмежування знань забезпечує достатньо ефективне вирiшення задачi опису знань i метазнань економiчної предметної галузі (постановка цiєї задачi була розглянута вище). Механiзм гнучкого вiдмежування поняття предметної галузі дозволяє з тексту опису визначити, по-перше, опис об'єкту у виглядi кількості ознак i, по-друге, оскiльки мова йде про об'єкт, застосовувати вiдповiднi знання про класовi, iндивiдуальнi ознаки та iнші знання, які стосуються текстового вираження понятійного апарату об'єктiв (клас об'єктiв, окремий об'єкт, складений або елементарний об'єкт, ознаки об'єкту i т.п.).

Найважливішим питанням у справі застосування знань у системах ПР є операцiї з текстами, якi забезпечують як фiксацiю знань, так i використання нагромаджених знань для вирiшення задач. Основними операцiйними засобами обробки текстових форм знань є пiдстановки i - як окремий випадок пiдстановок - класифiкацiя. Представлення економiчних знань у формi текстiв дозволяє звести змiстовну обробку цих знань з метою вироблення конкретних рiшень до процедур формального оперування текстами.

Процес одержання рiшень задачi, таким чином, можна подати у виглядi процесу обробки постановки задачi i вiдповiдного фрагменту бази знань. У результаті достаємо новий текст, який є підсумком вирiшення первинної задачi. Зрозумiло, що постановка задачi мiстить опис мети, яка характеризує очікуваний результат. У процесi такого оперування текстами одержуємо алгоритм рiшення задачi, який перетворюється в машинну програму i є кінцевим результатом виконання програми як рішення задачi.

У працях А. А. Маркова обгрунтовано поняття нормальних алгоритмiв і сформульовано також принцип нормалiзацiї, у вiдповiдностi з яким всi вербальнi (словеснi) алгоритми можуть бути зведені до нормальних, що обгрунтовує алгоритмiзацiю вирiшення задач при допомозі пiдстановок. В дисертації розглядаються чотири основних види пiдстановок, для яких - в залежностi вiд змiсту i призначення процесу - повинна бути забезпечена перевiрка на допустимiсть з метою усунення помилок пiдмiни. У правильнiй пiдстановцi досягається співвiдношення еквiвалентностi мiж замiнним i пiдставним об'єктами. Змiстовно пiдстановки виражають знання про тi предметнi областi, якi описують вiдповiднi тексти.

Натуральним пiдходом в формалізуванні мови можна вважати математичнi методи дослiдження граматичних структур. Використання апарату формальних граматик у реалізації мовних засобів обробки знань має визначені межі, обумовлені можливостями формалізації текстових конструкцій в термінах алфавітів і підстановок, орієнтацією на синтаксичні процедури текстових перетворень. Направленість формальних граматик на засоби вираження мовних конструкцій підтверджують можливість їх застосування на рівнях граматичного розбору текстів. Щодо ж семантики, понятійних і змістовних структур текстових знань, то тут необхідні інші методи.

Приведення економiчних текстiв до елементарних формул формальних граматик має ряд особливостей, якi, на наш погляд, ранiше не розглядались, однак мають першорядне значення при формалiзацiї природно-мовних текстiв. Перша особливiсть стосуєься визначення елементарної формули, що лежить в основi числення висловлювань i предикатiв. В численні висловлювань процес логiчного виводу iмiтований через формальне оперування iз знаками, яке протiкає за цiлком визначеними правилами. Перехiд вiд змiстовної аксiоматики до формальної здiйснюється через введення теорiї iстиностних функцiй. Такий пiдхiд дозволяє достатньо ефективно вирiшити проблеми числення висловлювань (формалiзацiя висновкiв у логiцi висловлювань, правила пiдстановок i схеми висновкiв).

Однак логiка висловлювань обходить стороною один дуже суттєвий логiчний момент - вiдношення присудка до пiдмета або зв'язок мiж суб'єктом i предикатом. Цей зв'язок i способи висновкiв, що базуються на ньому, вiдображаються через введення iндивiдних змiнних, уточнення поняття елементарних формул, зв'язаних змiнних i, врешті решт, предикатiв.

Характерно, що в теорiї програмування вiдношення природної мови з мовами програмування аналізується лише стосовно логiки висловлювань, i навiть розглядаються способи запису фраз на природнiй мовi в термiнах логiки висловлювань. А в подальшому предикати вводяться вже на рiвнi синтаксису мов програмування, як розширення областi значень станiв i в рамках вiльних i зв'язаних iдентифiкаторiв. Таким чином, відбулася фактично повна пiдмiна iдеї переходу до логiки предикатiв. За Бернайсом i Гiльбертом - класиків аксиоматичних підходів в математичної теорії - це розширення формалiзму, збiльшення його унiверсальностi i потужностi (якщо так можна сказати) вiдносно узагальнених висновкiв (напр., категоричнi висновки). В теорiї ж програмування, навпаки, - звуження до синтаксичних деталей мов програмування (у частинi можливостей доказу правильностi текстiв програм).

Вказана особливiсть має, на наш погляд, надзвичайно важливе методологiчне значення, оскiльки вiдображає глибиннi коренi логiчних основ теорiї виводiв, якi лежать в основi сучасних систем пiдтримки знань. Це не означає, що прихильники теорiї доказiв правильностi програм помилково застосовують предикатну логіку, а лише означає, що вони звужують її використання до окремих випадкiв застосовування операторiв присвоєння i спроб введення теорiї iдентифiкаторiв i iмен в програмуваннi. У такому контекстi застосовування логіки предикатiв цiлком коректне.

На основі висновків про придатність висловлюваль і предикатів в моделюванні текстовиз знань в подальших розділах дослідження розглядаються проблеми визначення структури БЗ ПР і формалізації операційного апарату з текстами знань.

У третьому розділі "Концептуальні основи моделювання баз знань і операційного апарату прийняття рішень" відображено формальні засоби, що застосовуються для представлення бази знань і оперування текстовими знаннями у процесах прийняття економічних рішень. Особлива увага приділена апарату формальних граматик і предикатної логіки - як основних засобів операційних перетворень метамовних текстів. Множина метамовних схем текстових перетворень, запропонованих у даному розділі, є основою метазнань БЗ ПР для наступної інструментальної реалізації ідей БЗ.

База знань з певної предметної областi розглядається як опис текстових знань i операцiй з ними. При цьому необхiдно також визначити опис метазнань - вiдповiдно до опису знань про знання i операцiї з ними. В даному випадку в якостi метазнань можуть визначатися особливостi описiв i операцiї з класами, або перехiднi знання мiж описами рiзних предметних областей (мова - економiка, мова - iнформатика, економiка - iнформатика). Видокремлення метазнань i операцiй з ними в загальну категорiю принципового значення не має i пов'язане лише з бажанням спецiального розгляду цього питання. В загальному випадку метазнання можуть бути описанi в рамках основної бази знань i далі вiдпадає необхiднiсть розглядати окремо бiльш високi рiвнi метазнань, iншими словами - узагальнена iнформацiя любого рiвня включається в текстовий опис основної БЗ.

В цьому роздiлi розглядаються операцiї з об'єктами БЗ на основi формул предикатної логiки, які базуються при визначеннi елементiв БЗ на формалізмах категоричних висловлювань у відповідності з Гільбертом і Бернайсом:

У поданих формулах великі лiтери латинської азбуки означають конкретнi властивостi економiчних об'єктiв для конкретного прикладу. Рiзнi варiанти форм категоричних висловлювань дають можливiсть описати в БЗ об'єкти i їх властитивостi. Одночасно опис кожного об'єкту являється також описом класу, що дає можливiсть далі застосовувати операцiї з узагальненою iнформацiєю (знаннями).

Приклад формального опису об'єктiв бази знань розглянемо для предметної областi "Iнвестицiйнi розрахунки розширення виробництва", формальний опис якої складається iз шести груп:

У першій групi перераховано два об'єкти (обладнання i продукцiя) i вiдповiдно - їх властивостi (вартість (В), тривалість експлуатації (С), залишкова вартість (D), процентна ставка (Е), інші витрати (К), змінні витрати (L), виручка (М), виробнича програма (N), амортизація (F), середній капітал (Н), сума відсотків (G) і загальна виручка (Р)). У другiй групi наведено опис вiдношень. Одне iз них альтернативне - критична продуктивність (I), воно може виконуватись не для всiх варiантiв перемiнних. Iншi чотири вiдношення обов'язковi для всiх об'єктiв. В 3- i 4-й групах описано пiдстановки для простих властивостей i вiдношень у виглядi iмплiкацiй, при цьому пiдстановки подані в формi двочленних iмплiкацiй (фіксовані витрати (О), загальні витрати (Q), прибуток (R) і рентабельність (S)). В п'ятiй групi описується постановка для визначення критичної продуктивностi I на основi звичайного рiвняння з вказанням умов його розв'язання (в нашому випадку для значень змiнних витрат L, якi вiдрiзняються).

У 6-й групi наведено опис розв'язання (або результату) в тому видi, у якому описується цiльова функцiя. Перевiрка вирішуваності рiшення необхiдна, оскільки на початкових етапах рiшення винятково важливо зафiксувати потенцiйну можливiсть одержання результату рiшення. В процесi перевiрки виводу реалiзується приведення опису рiшень (або результату) у відповідність до форми, еквiвалентної деякiй комбiнацiї вмiсту бази знань i вихiдної постановки задачi.

Для розглянуого прикладу "Iнвестицiйних розрахункiв" набiр умов для перевiрки вирішуваностi обмежується вісьмома ознаками:

PZ1 (B(a), C(a), D(a), E(a)) і PZ2 (K(j), L(j), M(j), N(j)).

Необхiдно вiдразу вiдзначити, що всi ці ознаки мають форму iндивiдних змiнних, оскiльки в найпростiшiй постановцi деякi з них повинні представляти класи об'єктiв хоч би для двох (як мiнiмум) порiвнювальних варiантiв.

Основні завдання, які вирішуються в цьому розділі при розгляді операційних засобів реалізації ПР: 1) формулювання базисних операцій перевірки вирішуваності рішень; 2)реалізація механізму підстановок в БЗ; 3) розробка апарату доведення вирішуваності рішень.

Перевiрка вирішуваностi реалiзується на основi послiдовностi пiдстановок знань iз БЗ, при необхiдностi застосовуються формули еквiвалентних перетворень предикатної логiки. До цих формул вiдносяться стандартнi правила замінностi і підстановки логiчних висловлювань у відповідності з Гільбертом і Бернайсом:



Розглянутi правила замінностi визначають механізм доведення еквiвалентностi висловлювань і базиснi правила пiдстановок iмплiкацiй з застосуванням кванторiв виглядають наступним чином:

Виводимiсть рiшень визначається шляхом послідовного перетворення постановки задачi або формального опису рiшень через пiдстановку, спрощення i еквiвалентнi перетворення до того часу, поки не буде одержано еквiвалентну форму результату. Для наведених вище формалізмiв опису рiшень доказові висловлювання мають вигляд:

При наявності опису моделі природно-мовного тексту, мови предикатної логіки, описів економічних знань, метазнань, а також комп'ютерних моделей (інформатики) необхідний механізм, який ефективно діє для перекладу мовних моделей з однієї підмножини мови в іншу з застосуванням відповідних правил граматики. Для розглянутого випадку БЗ в економічних застосуваннях можна навести наступний перелік необхідних схем метамовних перетворень:

1) природно-мовний текст Ю предикатну форму рішень (або БЗ);

2) предикатна форма рішень (або БЗ) Ю комп'ютерну алгоритмічну форму;

3) комп'ютерна алгоритмічна форма Ю комп'ютерну операційну форму;

4) комп'ютерна операційна форма Ю природно-мовний текст результату.

З урахуванням обмежень граматики для мовних текстових форм логіки предикатів і комп'ютерних мовних схем (алгоритмічної і операційної) формальне уявлення метамовних текстів приймає вигляд:



де текстова БЗ (BL) описується трьохступеневою структурою метафраз (SP), фраз (SP) і словосполучень (SL). (W), (R) i (L) визначають відповідно структуру оповідальних, запитальних та спонукальних форм текстів БЗ. Pgr i Ogr визначають опис граматичних ознак і операцій з текстами. Синтаксичні і морфологічні ознаки і операції в текстах описуються через (Pr) i (Op). В (А) визначається множина слів і морфологічних структур текстів в БЗ. (SPL) i (SPI) описують відповідно у спрощеній формі граматики логіки предикатів і інформатики, при цьому дозволяється опис алгоритмічної моделі або на мові предикатів, або на природній мові. Форма природно-мовного тексту F(SM) задається ознакою (|tt) для визначення звичайної оповідальної форми тексту, таблиць, чи диаграм і т. п. Операції ( И ' |) мають загальноприйнятний зміст, тобто "поєднання", "підмножина" та "при умові".

Невід'ємною частиною БЗ є опис операцій і процесів, що забезпечують метамовні перетворення текстів у процесах прийняття економічних рішень. Фрагмент метазнань для процесів ПР, який базується на чотирьох класах перетворень: поєднання, роз'єднання, перестановок і багаточлених виразів, виглядає наступним чином:



У наведеній частині метазнань для операційної підтримки процесів ПР формалізація охоплює дві підмножини природно-мовних форм тексту для постановки задачі (W', R) і для пошуку рішення.

В наступних розділах дослідження дається опис розроблених інструментальних засобів підтримки систем БЗ систем ПР в економічних застосуваннях.

У четвертому розділі "Впровадження систем ЕММ групових рішень на основі БЗ" виконано аналіз систем групових рішень і розглянуто теоретичні питання формалізації прийняття групових рішень. Системи групової підтримки прийняття рішень займають провідне місце серед найбільш перспективних напрямків розвитку і впровадження СППР.

Узагальнюючи розвиток методів прийняття економічних рішень, можна відзначити, що в основі цих процесів лежить поглиблення, диференціація і спеціалізація різних інструментів економічного управління на базі застосування найновіших засобів інформатики і теорії управління. При тому необхідно враховувати і те, що комп'ютерні системи, які базуються на підходах ШІ і ЕС, одержали широке розповсюдження в групових СППР.

Можна окреслити проблематику групових СППР, яка концентрується на трьох класах задач: а) групові методи прийняття рішень; б) найновіші методи економічного управління; в) концепція бази знань як методологічної основи СППР.

В останні роки відбулися значні зміни в розумінні процесів групового ПР.

Процес ПР (як такий) поповнився важливими за змістом попередніми і послідуючими за рішенням фазами, серед яких можна назвати фази мотивації, пошуку методу рішення, реалізації і контролю рішення. На рис. 1 зображено одну з можливих схем з фазами рішення і співвідношення між ними, при цьому перелік узагальнених фаз (планування, реалізація і контроль) є характерним саме для процесів ПР у економічних застосуваннях (напр., для технічних чи технологічних ПО він певним чином змінюється).

Розглядаючи склад методів ПР маркетингу, можна виділити інші аспекти зв'язку методів у процесах ПР, які при аналізі інших класів методів (напр., стратегічного менеджменту) залишились в стороні через причини певного змісту і співвідношення методів в процесі групових рішень. До цих аспектів можна віднести поняття повноти і послідовності реалізації методів ПР у маркетингу: продукт, асортимент - ціна - збут - реклама. Виключення одного з етапів чи елементів веде до негативних результатів усього процесу ПР. Ще одна особливість зв'язку методів ПР у межах маркетингу - узгоджений вибір методів між різними їх класами при реалізації маркетингової політики.

інтелектуальний математичний економічний комп'ютерний



Рис. 1. Системне уявлення фаз ПР

Максимальний ефект в організації процесів ПР може бути отриманий при гнучкій і мобільній СППР, яка дозволяє максимальне сполучення процедурних апаратів різних методів менеджменту і гнучко перебудовуватись на нові види інформаційної бази при зміненні методів ПР. Беззаперечну перевагу в цьому напрямку мають СППР, які базуються на гнучких методах уявлення і обробки економічної інформації, тобто інформаційні системи з застосуванням концепцій баз знань. Орієнтація на знання забезпечує подвійну перевагу: по-перше, гнучкість, змістовність і виразність знань в уявленні складної і неструктурованої системи і, по-друге - мобільність та коректурність БЗ при переходові до нових методів ПР і необхідності адаптації до нових умов. аким чином, ми фактично приходимо до необхідності вирішення проблем множинності методів ПР, трансформації процесу рішень при переході від одних методів до інших, композицій і декомпозиції процесу ПР, а також високого рівня зв'язку методів ПР.

Формулювання основних принципів підтримки апаратом знань методів групових рішень дає можливість підійти до визначення формального апарату і, пізніше, до реалізації інструментальних засобів групових СППР на основі концепції БЗ ПР. Оскільки опис операційних засобів БЗ у даному дослідженні базується на формалізмах логіки висловлювань і предикатів при формулюванні операційного апарату групових рішень у термінах баз знань, то формулювання операційного апарату групових рішень здійснено також на основі числень предикатів і висловлювань.

Формальна база апарату предикатної логіки зведена на основі робот Гільберта і Бернайса і подається без доведень, оскільки суворий вивід формул цієї бази виконаний у першоджерелі. Наведений склад формул забезпечує адекватний перехід від тотожних правил, сформульованих у розділі 3, до формул, що використовують зв'язані змінні і квантори:

Застосування зведеного формального базису предикатних формул розглядається на прикладі доведення ряду основних формальних висловлювань, які забезпечують реалізацію принципів групового ПР на моделях БЗ ПР. Як було показано вище, це доведення формул будуть послідовно сформульовані для принципів множинності, композиції і декомпозиції, трансформації і зв'язаності моделей БЗ ПР.

Доведення цільової формули

яка визначає один з можливих варіантів реалізації множинної і декомпозиційної моделей методів для груп ОПР, де: А і В окремі методи, які розподілені між ОПР в групі, а С - первинні дані і постановка задач відповідно, здійснюється за рахунок послідовних підстановок і тотожніх перетворень на основі базису предикатів.

Як результат в роботі отримуються формули

які в поєднанні одна з одною дають за правилом силогізму цільову формулу.

В роботі сформульовани задачі трансформації, композиції і зв'язаності моделей групового ПР, і доводиться, як на базі тотожних формалізмів логіки висловлювань, можна дати різні інтерпретації по групах формальних перетворень. Приклад формалізмів моделі знань для задач множинності і декомпозиції задач групового ПР базується на доведенні формул дистрибутивності (правила 1(b)). Для властивостей трансформації, композиції і зв'язку використовуваються правила об'єднання і раз'єднання, переміщення і багаточисельні операції, оскільки саме ця група тотожних перетворень пропонується в якості основи для метафразових і метамовних перетворень текстів знань.

Доведення формалізмів трансформації, композиції і зв'язку текстів знань у процесах групового ПР здійснюється в роботі за правилами об'єднання і раз'єднання посилань. З цією метою за правилами 5(а) і 5(б) виводиться проміжна формула еквівалентності:

яка в подальшому буде застосовувається в якості базової тотожної формули.

Доведення багаточисельних операцій посилань виконується аналогічно з доведенням об'єднання, роз'єднання і переміщення посилань з тією різницею, що застосування правил (d), (7а) і (11) виконується за схемою трикратної побудови. В якості результатних формул одержуємо:

Відповідно до можливостей розподілу згаданих доведень між операціями трансформації, множинності, композиції, декомпозиції і забезпечення зв'язаності текстів знань у процесах ПР слід відзначити, що основний метод диференціювання розглянутого апарату задається змістом БЗ у контексті методів ПР, а також структури і характеристик груп ОПР. Даний метод повністю відповідає і одночасно підтримує принцип змістовного опису БЗ, який розглянуто в розділі 2 даного дослідження.

У п'ятому розділі "Інструментальні засоби моделювання бази знань ПР" зроблено опис програмних засобів, наведено дані з реалізацій і апробації компонентів системи БЗ ПР. Запропоновано принципи і концепції, що забезпечують системну підтримку БЗ ПР на рівні сучасних інформаційних технологій. Подано опис і результати застосування системи БЗ для вироблення рішень у галузі інвестиційних розрахунків, маркетингу, менеджменту та ін. На основі класифікації граматичних структур, метафразових і метамовних ознак текстів пропонується технологія перетворення текстових знань в процесах ПР.

У результаті основні форми уявлення текстових знань в БЗ зводяться всього до двох форм: природних текстів і словників. Задачі операційної підтримки класифікацій базуються на визначенні і застосуванні процедур і операцій для обробки класифікаційних ознак у процесах ПР. За принципом дії можуть бути відокремлені групи конструктивних і функціональних перетворень ознак у текстових заннях. Для кожної групи ознакових операцій характерні свої специфічні форми і методи перетворень елементів знань, вибір яких також здійснюється на основі визначених ознак.

Інше важливе питання підтримки класифікаційних задач у БЗ це вибір інструментальних засобів класифікації і програмного забезпечення в процесах ПР. Звичайно, конкретні методи рішення цих задач можуть суттєво відрізнятися, якщо, в одному випадку, для БЗ ПР обрана інструментальна система, основана на засобах текстового процесору (в нашому випадку - Word), а в іншому випадку - процесору електронних таблиць (Excel). І, відповідно, в першому випадку інструментальні засоби класифікації базуються на операціях глосарія, а в другому - на стандартних операціях маніпулювання БД.

Вибір двох таких систем, як Word i Excel, як базових програмних засобів для БЗ це - лише один з альтернативних варіантів програмної підтримки систем БЗ. Можна визначити застосування в області БЗ для таких систем як AmiPro чи FoxPro. Однак, на наш погляд, переваги систем Word i Excel, засновані на їх простоті (відносно інтегрованих систем) і широкому розповсюдженні в сфері рішень економічних задач, роблять їх вибір для БЗ логічним і обгрунтованим.

Застосування текстових процесорів для оперування знаннями базуються на операціях, прийнятних для обробки елементів мовних конструкцій і текстів (операції редагування тексту, багатовіконного режиму і глосарію), а також можливостях їх комбінування і програмування. До цих функцій слід віднести засоби макропрограмування, як основного засобу сполучення різних операцій редагування при виконанні складних дій, таких як оперування мовними конструкціями в рамках застосувань БЗ.

У шостому розділі "Реалізація моделей СППР на основі баз знань" розглядаються можливості інтеграції засобів MS Word з процедурними і командними інструментами більш потужної системи процесора електронних таблиць Excel при реалізації макропрограмних компонентів БЗ ПР.

Необхідність інтеграції засобів текстового процесору Word з більш потужними системами, що подібні Excel пов'язана с наявностю певних обмежень текстових процесорів щодо обчислювальних можливостей, розширення їх функцій у підтримці споживацьких меню, створення діалогових режимів, сіткових структур у процесах ПР. Засоби Excel розглядаються не тільки для калькуляції електронних таблиць в економічних розрахунках, а й як засіб, який по своїй суті забезпечує розробку і оцінку економічних документів шляхом різнобічних підрахунків з метою прискорення прийняття на її основі рішень.

В рамках дисертаційного дослідження автором розроблена система БЗ ПР з метою апробації принципів оперування економічними знаннями, які виражаються в текстовій формі в процесах ПР. В додатках наведена структура меню користувачів і система макрокоманд, яка визначає техпроцес роботи інструментальної системи. Представлена в дослідженні версія системи БЗ ПР включає в себе основне меню наступних узагальнених розділів: "База знань", "Рішення" і "Сервіс". В підменю "База знань" виконуються основні групові операції з елементами знань, які включають вибір предметної області, перегляд, ідентифікацію, поновлення, додавання і реорганізацію знань. Перелік узагальнених операцій з БЗ не є сталим у розумінні кількісного складу і змісту операцій, і тому при компоновці основного меню БЗ бувреалізований підхід аналогії з основними операціями, прийнятими при маніпулюванні звичайними БД. Основна мета такого підходу - зручність в освоєнні технології БЗ для ПР, оскільки користувачам завжди зручніше виконувати вже знайомі аналогічні операції з БД.

В цьому розділі зроблено комплексний аналіз основних класов кооманд і операцій інтегрованої системи MS Word i Excel як основи конструктивних засобів для підтримки групових СППР. Виконаний текстовий опис груп команд текстового процесора і електронних таблиць в складі БЗ ПР спрямований на операції консолідації даних, організації і аналізу даних в групових рішеннях. Проаналізовано можливості застосування спеціалізованих інструментів ПР на основі процедур типу "Що-Якщо", сценаріїв і пошуку рішень в контексті впровадження СППР на базі інтрамереж і Інтернет для підсистем "Інвестиційний аналіз".

Висновки

У Висновках роботи наведені результати дослідження наукових проблем застосування БЗ ПР в економіці:

1) На основі порівняльного аналізу стану програмного забезпечення систем ПР визначено місце і значення основних стадій технології програмування з врахуванням особливостей економічних застосувань СППР. Виявлено найбільш перспективні напрямки вдосконалення методів і засобів розробки і впровадження СППР на основі концепції комп'ютерних баз знань.

2) Розроблена методологія побудови баз знань для підтримки процесів ПР в економічних застосуваннях, наведена розгорнута характеристика властивостей економічних знань, а також методів уявлення і оперування знаннями, що виражені в текстах для підтримки процесів ПР. Виявлено підходи до визначення економічних об'єктів, процесів, властивостей і відношень щодо проблем використання баз знань у процесах ПР. Сформульовано основні принципи побудови операційних методів для систем БЗ ПР.

3) Розроблено концептуальні основи визначення структури бази знань і побудовано основні формалізми по операціях метамовних текстових перетворень у процесах прийняття економічних рішень. Запропоновано операційні засоби БЗ, які базуються на застосуваннях апарату формальних граматик і логіки предикатів.

4) З використанням одержаних форм описів структур БЗ і методів оперування текстами економічних знань визначено підходи до створення і впровадження інструментальних засобів для систем ПР. Синтезована модель операцій і команд текстового редактора і процесора електроних таблиць для підтримки БЗ ПР в конфігурації групових СППР на базі засобів Інтернет і інтрамереж.

Проведене дослідження дає підстави зробити наступні висновки:

1) Проведений аналіз стану технології СППР для економічних застосувань дозволяє дати оцінку рівню робіт і виявити ряд невирішених проблем в області інформатики програмного забезпеченння ПР. Впровадження результатів досліджень сприяє створенню науково-обгрунтованої технології БЗ ПР і забезпечує реалізацію технології програмування СППР на принципово новому рівні із застосуванням текстових БЗ в економіці.

2) Запропонована методологія опису економічних знань і розробка принципів оперування елементами знань у процесах ПР відкриває широкі можливості впровадження концепцій БЗ в економіці і створює технологічні основи побудови інструментальних засобів уявлення і оперування знаннями.

3) Розроблені моделі БЗ і формальний апарат для оперування компонентами БЗ у процесах ПР дозволив створити цілісну систему вироблення економічних рішень, які базуються на теоретичному базисі формальних граматик і предикатної логіки при описі метафразових і метамовних текстових перетворень економічних знань;

4) Апробація інструментальних засобів БЗ ПР у рамках науково-дослідних робіт, виконаних на Україні, і в ряді міжнародних проектів (програма TACIS Европейської спілки, угоди і співробітництво з фірмами Rohde & Schwarz i MIC GMbH (ФРН), а також університетом Регенсбургу (ФРН)), показали достатньо високу ефективність запропонованої концепції БЗ.

5) Використання результатів досліджень створює також необхідні умови для впровадження в промислову експлуатацію розроблених у рамках даної роботи інструментальних засобів БЗ ПР як на рівні окремих комплексів економічних систем ПР (на прикладі системи "Інвестиційних розрахунків"), так і в рамках узагальнених економічних систем БЗ ПР (таких, як "Менеджмент" і "Маркетинг").

В додатках дисертации наведені приклади фрагментів текстів, словників, макрокоманд і програмних засобів для БЗ ПР "Інвестиційні розрахунки", які підготовлені і отримані за допомогою макропрограмних засобів оперування знаннями системи Word. В додатках А, Б і В продемонстровано результатні форми, таблиці формул і фрагменти текстів макропрограм MS Excel для підсистеми "Інвестиційний аналіз", які синтезовані за допомогою системи БЗ ПР. В додатках Д і Е розглядаються фрагменти словників і первинних текстів БЗ ПР як першоджерел знань для текстових перетворень мовних конструкцій в системі MS Word. В додатках Ж, З, И, К наведені вікна і меню системи БЗ ПР MS Excel, додаткові таблиці уявлення спеціальних сисмволів в текстах MS Word і фрагменти макрокоманд оперування текстами. В Додатку Л вказуються довідки провпровадження результатів дисертаційного дослідження в закладах вищої освіти, фінансово-кредитних установ, державних агенств реконструкції та розвитку, а також державних установ інформатизації системи адміністрації Президента України, міністерства економіки і НАН України.

Основні публікації по темі дисертації

1. Компьютеризация информационных процессов на промышленных предприятиях / Сытник В.Ф., Срока Х., Еремина Н.В., Риппа С.П., та ін. / К.: Техника; Катовице: Економ. академия им. Карола Адамецкого, 1991. - 205 с. - 13,5 друк. арк. - /Автором підготовлені розділ 1.4 "Методологія створення експертних систем засобами прогр. Пролог" і розділ 3.6 "Технологія опису пілсистем автом. постачання, замовлень, калькуляції собівартості і управління реалізацією в інформаційних системах" - 1,8 друк. арк./.

2. Системи підтримки прийняття рішень / Авторы Сытник В.Ф., Риппа С.П., Олексюк А. С., Олейко В.Н. и др.) - К.: Техніка, 1995. - 162 с. - 10.2 друк. арк. /Автором підготовлені розділи 6.2 "Оцінка прогр. забезпечення СППР", і розділ 7.1 "Системи групової підтримки прийняття рішень" - 1,2 друк. арк./.

3. Ріппа С. П. Прийняття рішень в економіці на основі комп"ютерних баз знань. Львів: Каменяр, 1997. - 268 с. - 14,5 друк. арк.

4. Риппа С. П., Школьник А.И., Гринблат В.И., Киреев Г. И. Выбор прототипов пласт. деталей для исполь. передового опыта предприятий // Сборник научн. трудов НПО "Пластик" - Москва, 1984, с.69-83. - 0.7 друк. арк. /Автором підготовлена "Методика алгоритмізації і прогр. забезпечення інформ.-пошукової системи прототипів пласт. деталей" - 0,3 друк. арк./.

...