ОТ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА --
ДО СТРАТЕГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
В
ЭКОНОМИКЕ
Беседовала Галина Киселева.
Институт динамики систем и теории управления (ИДСТУ) СО РАН
(раньше называемый ИрВЦ) отмечает свое 25-летие. Об истории его
создания и современных направлениях исследований рассказывает
директор, член-корреспондент РАН Станислав Васильев.
Из Казанского авиационного
Ровно 25 лет назад группа ученых, приехавших из Казанского
авиационного института (КАИ) во главе с профессором Владимиром
Мефодьевичем Матросовым, была зачислена в специально созданный
Отдел теории систем и кибернетики Сибирского энергетического
института АН СССР. Причем отдел этот в директивных документах был
обозначен как зародыш будущего института -- Иркутского
вычислительного центра СО АН СССР. В те годы в стране началось
широкое развертывание сети академических ВЦ -- проводников
математической и компьютерной культуры.
Появление такого учреждения в Иркутском научном центре (где
отсутствовали математические институты) было особенно важно.
Мы прежде всего математики
Большинство первых заведующих лабораториями -- выпускники КАИ.
Наука в КАИ всегда включала такой важный компонент, как
разработка математических методов, естественно, с приложениями в
авиационных системах, а позднее и космических. И не удивительно,
что многие из сотрудников ИДСТУ сначала были кандидатами
технических, а затем -- докторами физико-математических наук.
Итак, большинство из нас -- математики, хотя за моделями видим
реальные системы. Так продуктивнее работать -- ставить
математические задачи и решать их, опираясь на практическую
интерпретацию.
В системе институтов СО РАН мы ближе всего по характеру
исследований к Институту математики и ВЦ Новосибирска (ныне --
ИВМиМГ). А отличаемся, например, тем, что в математические модели
динамических систем вводим, как правило, управляющие функции
(т.е. управление теми процессами, которые моделью описываются).
Могут присутствовать и возмущения; иначе говоря, функции,
неконтролируемые человеком. Пример таких моделей --
дифференциальные уравнения. Известно, что одними и теми же
классами уравнений могут описываться процессы самой разной
природы. Например, дифференциальные уравнения неуправляемой
динамики как бы предсказывают, "что будет, если запустить процесс
с определенными начальными условиями". А мы задаемся вопросом,
как управлять этими процессами, как выбрать управляющие функции
модели, чтобы процессы вели себя в соответствии с нашими
пожеланиями, особенно в условиях неконтролируемых возмущений.
Современная математика широко использует компьютеры, компьютер же
не возможен без математики. Основные направления исследований
института в рамках математики -- математическая логика,
дифференциальные уравнения, математическая физика и матанализ в
широком смысле. И все это -- для создания научных основ и методов
теории управления, исследования динамических свойств систем
(устойчивости, управляемости, оптимальности и т.д.). Но наш
институт строился и как центр вычислительной культуры. Поэтому мы
придаем большое значение формированию научных основ информатики.
В частности, развиваем компьютерную логику. Для машины она,
вообще говоря, специфична. Если обычная математическая логика в
начале ушедшего века во многом развивалась для обоснования
непротиворечивости математики, т.е. как фундамент математики, то
компьютерная ориентирована на автоматизацию логического вывода и
поиск решений на ЭВМ. Она является ядром современного
искусственного интеллекта, развитием которого занимаются сейчас
ученые всех стран. Мы же развиваем компьютерную логику,
ориентируясь также на задачи в сфере теории управления
процессами.
К искусственному интеллекту
В 2000 г. вышла книга "Интеллектное управление динамическими
системами" (Москва, Физматлит), где мы в соавторстве с коллегами
из авиационной промышленности излагаем свою точку зрения на
методы искусственного интеллекта в управлении динамическими
системами. Развиваемые нами идеи -- на стыке математики,
управления и информатики. В частности, этому "стыку" принадлежит
интересная задача создания интеллектуального "ассистента" пилота
для высокоманевренных самолетов. Нагрузка на пилотов при решении
определенных задач очень высока. Выдача "подсказок" на
электронное табло позволяет быстро распознавать цели, принимать
те или иные решения по использованию бортовых средств и т.д. Мы
фактически открыли новое направление -- применение в задачах
реального времени (on-line) мощных систем логического вывода,
совместимого с эвристиками и порождением гипотез. Эти гипотезы
могут иметь смысл условий разрешимости соответствующих
динамических задач. В упомянутой книге предложены методы,
определяющие логический подход к построению систем интеллектного
управления движущимися и другими объектами. Эти методы необходимо
развивать дальше.
В сфере таких задач часто применяются искусственные нейронные
сети. Но, на наш взгляд, современные нейронные модели имитируют
только рефлекторные реакции и больше отвечают подсознательному
уровню мозговой активности. Нейронная модель тренируется
человеком, а затем применяется в самостоятельном процессе
рефлекторной выработки решения. Этот уровень подсознательной
активности представлен и в человеке. Однако человек многие
решения вырабатывает также на уровне сознания, "включает" логику,
отражением которой и служит математическая (или компьютерная)
логика. Будущее -- за синтезом в системах управления как
нейронных, так и логических механизмов принятия решений.
ГИС-технологии для управленцев
Мы занимаемся моделями и технических, и эколого-экономических
систем. Одна из самых последних работ -- применение
геоинформационных технологий в поддержке управленческих решений
на уровне Иркутской области. Первые элементы этих технологий уже
внедряются. Что же это такое? Для управленца математика --
сложная абстракция, ему нужно предлагать более или менее готовые
альтернативные решения, хотя он может синтезировать на этой
основе и новое решение. У ответственных лиц просто нет
возможности сидеть за компьютером и анализировать гигантский
объем информации. В Иркутской областной администрации работают
специалисты, нуждающиеся в геоинформационных системах (ГИС),
позволяющих агрегировать, визуализировать информацию на
качественном уровне представления с количественными, если надо,
атрибутами. Для картирования Иркутской области используется
электронная топо-основа. Все районы, их специфика --
демографическая ситуация, экологическая, ресурсная и т.д. --
паспортизированы на ней в форме тематических слоев. Это тысячи
различных показателей. Управленец, принимая решение, может
использовать различную степень детализации. ГИС выдает карту с
перечнем необходимых показателей и либо, по желанию, агрегирует
их, либо, напротив, детализирует.
Математика и стратегические решения экономики
Визуализировать с помощью тех же ГИС-технологий процессы прошлого
не составляет труда, много сложнее прогнозировать будущее,
разрабатывать прогнозные модели, например, балансового типа,
которые являются важным элементом деятельности нашего коллектива.
Мы восхищаемся гадалками, даже если только в одном из 10 случаев
их предсказания сбываются (про остальные 9 мы как-то забываем).
Вместе с тем человек, используя возможности математики,
забрасывает "кусок металла" в космос и точнейшим образом
предсказывает, в какой точке Вселенной он будет, скажем, через
год.
Предсказательные возможности математики -- одно из средств
искусственного интеллекта. Прогноз развития многофакторных систем
(какой является социально-эколого-экономическая) очень сложен, в
них много субъективизма. Мы подходим к решению задачи комплексно.
Например, если завод выбрасывает в окружающую среду какое-то
количество загрязнений, это определенным образом влияет на
сельхозугодья, здоровье людей. Мы описываем взаимовлияние
процессов, причем, отражаем и экономику, и экологию, и социальную
сферу. Субъективные факторы развития
социально-эколого-экономических систем и разного рода
неопределенности, в известной мере, можно учесть, используя
сценарный подход. И получается довольно адекватная модель
процессов, позволяющая прогнозировать при разных сценарных
предположениях. Предполагая, какие инвестиции придут в регион,
какими будут пропорции капиталовложений в природоохранные
мероприятия и в производство, характер взаимоотношений с центром
и т.д., получаем "объективный отклик" региона на этот сценарий, а
точнее, отклик построенной системы моделей на фиксируемый в
рамках сценария набор значений экзогенных (внешних) и других
параметров. Наши рекомендации, например, учитывались и в
эколого-экономических проработках прошлых лет по Байкальскому
региону.
Затронутым вопросам посвящена книга "Математические модели
развития на уровне региона и страны", которая сейчас сдана в
печать. Проект "Информационно-аналитическое обеспечение
стратегических решений на уровне субъекта РФ" поддержан
руководством Президиума Иркутского научного центра и области и
был направлен в Министерство науки и технологий. Наши разработки
использованы в книге "Новая парадигма развития России", которая
была задумана еще Валентином Афанасьевичем Коптюгом и
подготовлена в форме коллективной монографии разными учеными, в
том числе сотрудниками нашего института.
В рядах лидеров
На фоне других исследовательских институтов страны и зарубежных
коллективов наши сотрудники выглядят очень неплохо. Институт
лидирует в решении ряда проблем, особенно в исследовании сложных
математических моделей управляемых систем, т.е. нелинейных,
логико-динамических, с непрерывно-дискретным временем,
многомерных, с параметрическими и структурными возмущениями.
Мировой науке хорошо известны работы коллектива. Первый директор
института академик Владимир Матросов -- продолжатель идей
академика А.Ляпунова, основатель всемирно известной школы "Метод
векторных функций Ляпунова", которая была удостоена
Государственной премии и признана во всем мире.
Другая известная школа -- теории управляемых
логико-динамических систем и методов интеллектного планирования и
управления.
Основы теории многозначных отображений и дифференциальных
включений заложены в очень немногих коллективах мира и в том
числе, в нашем институте -- школа А.Толстоногова.
Известны в мире также работы коллектива по
алгебро-дифференциальным уравнениям, разрабатываемым в школе
Ю.Бояринцева.
Нет большего счастья для математика, чем то, которое испытываешь
в момент, когда находишь, например, недостающий элемент
обоснования доказываемой теоремы, когда, что называется, --
результат "пошел".
Известный ученый Винер сказал, что математик должен найти такую
новую задачу, которая обладает достаточным внутренним содержанием
и достаточной реальной ценностью, чтобы обеспечить ему
возможность плодотворно работать в избранном направлении всю
жизнь. Мы такие задачи для себя нашли.
стр.
|
