Представление знаний в системе комплексной поддержки управления в чрезвычайных ситуациях "ЭСПЛА-Про"

Размещено на http://www.allbest.ru

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЗНАНИЙ В СИСТЕМЕ КОМПЛЕКСНОЙ ПОДДЕРЖКИ УПРАВЛЕНИЯ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ "ЭСПЛА-ПРО"

Р.В. Морозов (frozzen@krasn.ru)

В.В. Ничепорчук (valera@krasn.ru)

Институт вычислительного

моделирования СО РАН, Красноярск

В работе описан метод представления знаний в системе «ЭСПЛА-ПРО», а также процесс экспертного моделирования ситуаций: на основе нормативной документации и опыта экспертов разрабатываются описания различных сценариев ЧС, позволяющие сократить время получения необходимой информации (карт, оценок масштабов событий, рекомендаций по действиям в ЧС) в экстренной ситуации до нескольких минут.

сценарий информация экстренный ситуация

ВВЕДЕНИЕ

Поддержка принятия решений в чрезвычайных ситуациях (ЧС) требует учета многих факторов и анализа больших объемов информации, как текстовой, так и графической. Как правило, информация плохо формализована, разнородная и неполная. Большинство ЧС имеют скоротечный характер и у лица принимающего решение (ЛПР) время на выполнение своих обязанностей ограничено. Остро стает вопрос в использовании автоматизированных систем поддержки принятия решений [Исаев и др., 2008].

Чрезвычайные ситуации можно описать конечным набором динамических и статических характеристик. Представить такое описания в виде формальной модели удается лишь на высоком уровне абстракции. Для эффективного управления мероприятиями по ликвидации ЧС, проведения спасательных работ необходима детальная информация о спасформированиях, месте ЧС, масштабах распространения поражающих факторов, об объектах защиты и т.п.

В работе рассматривается метод представления знаний о ЧС, базирующийся на объектно-фреймовой модели. Опираясь на базу знаний, система поддержки принятия решений помогает ЛПР наиболее оперативно действовать при возникновении кризисной ситуации.

МОДЕЛЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗНАНИЙ

Модель представления знаний в основе имеет фреймовую структуру [Матвеев и др., 2008]. Информация в базе знаний, описывающая условия возможных сценариев ЧС и соответствующие им способы формирования решений, представляется в виде совокупности фреймов.

Модель представлена следующими базовыми типами:

1. Фрейм-ситуация - объектно-ориентированная модель чрезвычайной ситуации;

2. Слот - атрибут или событие с прикрепленной присоединенной процедурой;

3. Присоединенная процедура - набор операций, выполняемых по определенному условию;

4. Словарь переменных - первичный справочник возможных атрибутов и событий.

ЧС представляется в виде объекта с совокупностью признаков и событий. Событие означает установление определенного значения или достижение некоторой границы значения одного или нескольких атрибутов и характеризуется как изменение состояния одного или нескольких объектов. Атрибуты ситуаций, описывающие свойства объекта, разделяются на несколько блоков, включая:

· исходные данные (место, тип и характеристики ситуации);

· блок моделирования, где происходит обмен сообщениями между экспертной системой, расчетными модулями и геоинформационной системой;

· информацию для отчетов, формирующаяся на основании запросов к базам данных и результатов моделирования динамики ЧС;

· блок формирования рекомендаций, основанный на диалоге с пользователем.

Эти характеристики можно представить в виде переменных, описания которых хранятся в специальной таблице - словаре переменных экспертной системы.

Словарь переменных системы

Типы переменных разделены на две группы: простые, похожие на те, которыми оперируют языки программирования, и составные, предназначенные для управления логическим выводом. В первую группу входят «Целое», «Действительное», «Строка», «Время», «Дата». Переменные второй группы: «Список», «Мультисписок», «Один из списка», «Процедура», «Фрейм».

Переменные и их значения хранятся в таблицах базы данных. В словаре системы описаны идентификатор, название, тип переменной, значение по умолчанию и ограничения для числовых переменных. Например, уровень воды при паводке должен быть в пределах от 0 до 20 метров, а при катастрофическом наводнении, вызванном аварией на плотинах - от 2 до 50 метров.

Переменная может хранить значение определенного типа. Переменные в словаре подразделяются на группы, согласно выше описанных категорий. Описание начинается с декомпозиции ситуации сначала на блоки, каждый из которых можно отнести к одной из групп, а затем выделяются атрибуты и события внутри группы, которые записываются в виде переменных. Редактор отображает словарь переменных в виде дерева, ветками которого являются названия групп.

Фреймы-ситуации

В описываемой системе фрейм представляет собой основную единицу базы знаний. Составляющими фрейма являются слоты. Спецификация слота включает: переменную из словаря и присоединенную процедуру. Текст присоединенной процедуры - последовательность действий, составляющих присоединенную процедуру.

В данной реализации в присоединенной процедуре могут выполняться следующие действия:

· если [слот] (< / > / = / !=) [слот / значение] то [действие] иначе [действие];

· запросить данные у пользователя;

· очистить слот;

· обработать слот;

· выполнить [sql-запрос] и заполнить [слот];

· записать в [слот] [значение];

· заполнить текстовую форму [имя формы];

· сформировать текстовое заключение [список форм].

Редактор базы знаний

Для удобства и простоты использования редактирование базы знаний и словаря системы реализовано с использованием единого инструментария. Редактор имеет два режима работы: редактирование переменных словаря системы и корректировка фреймов-ситуаций. Ввод и корректировка фреймов в базе знаний поддерживаются структурным редактором, который автоматически контролирует синтаксическую корректность и перевод во внутреннюю форму. В зависимости от наполнения словаря экспертная система может настраиваться на терминологию предметной области.

Рис. 1. Окно редактора словаря переменных

Моделирование ситуаций осуществляется следующим образом. Инженер по знаниям на основе анализа нормативных и методических документов, опросов экспертов разрабатывает формализованный проект ЧС. Проект содержит перечень атрибутов и событий, из которых на следующем этапе моделирования составляется объект.

Следующий шаг в создании фрейм-ситуации выполняется с помощью редактора фреймов-ситуаций (Рис. 2). В результате анализа, декомпозиции и выделения наиболее важных атрибутов формируется словарь переменных. Затем выполняется обратная задача, когда из имеющихся переменных "собирается" объект.

К атрибутам и событиям прикрепляются одна или несколько операций и условия их выполнения. Полученный объект является совокупностью декларативных и процедурных знаний. На заключительном этапе разрабатываются шаблоны вывода отчетных форм в формате html для визуализации информации.

Возможная последовательность процессов, формирование решений задается порядком обработки атрибутов и событий объекта - эстафетой присоединенных процедур.

Рис. 2. Отображение фрейма-ситуации

Таким образом, можно создать детальные модели большинства ЧС. Описанный метод практически апробирован при информационной поддержки мероприятий по ликвидации паводковых ЧС [Исаев и др., 2007], техногенных аварий на территории Красноярского края. Планируется разработка моделей ситуаций на транспорте, стратегически важных объектов Сибири, а также для анализа результатов повседневного мониторинга обстановки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[Исаев и др., 2008] Исаев С.В., Морозов Р.В., Ничепорчук В.В. Разработка экспертной системы поддержки принятия решений в кризисных ситуациях. Интеллектуальные системы // Труды Восьмого международного симпозиума. Под ред. К.А. Пупкова. - М.: РУСАКИ, 2008.

[Исаев и др., 2007] Исаев С.В., Морозов Р.В., Ничепорчук В.В. Экспертная геоинформационная система поддержки принятия решений при паводковых ЧС. // Труды Международных научно-технических конференций «Интеллектуальные системы» (AIS'07) и "Интеллектуальные САПР" (CAD-2007). Научное издание в 4-х томах. - М.: Физматлит, 2007. т.2.

[Матвеев и др., 2008] Матвеев М. Г., Свиридов А. С., Алейникова Н. А., Модели и методы искусственного интеллекта. - М.: Финансы и статистика, 2008.

Размещено на Allbest.ru