Міра інтелектуальності систем управління
Під мірою інтелектуальності системи розумітимемо її здатність працювати з базою зовнішніх подій або ситуацій для залучення знань, що дозволяють уточнити запропоноване завдання і намітити шляхи її рішення.
З метою чіткішого визначення класу інтелектуальних систем управління розглянемо п'ять принципів організації інтелектуальних систем управління :
– наявність тісної інформаційної взаємодії систем, що управляють, з реальним зовнішнім світом і використання спеціально організованих інформаційних каналів зв'язку;
– принципова відкритість систем для підвищення інтелектуальності і вдосконалення власної поведінки;
– наявність механізмів прогнозу змін зовнішнього світу і власної поведінки системи у зовнішньому світі, що динамічно міняється;
– побудова системи, що управляє, у вигляді багаторівневої ієрархічної структури відповідно до правила: підвищення інтелектуальності і зниження вимог до точності у міру підвищення рангу ієрархії в системі(і навпаки);
– сохраняемость функціонування(можливо, з деякою втратою якості або ефективності) при розриві зв'язків або втраті дій, що управляють, від вищих рівнів ієрархії структури, що управляє.
Прокоментуємо сенс виділених п'яти принципів, відмітивши їх виняткову важливість з точки зору оцінки поведінки інтелектуальних систем управління.
Перший принцип підкреслює безпосередній зв'язок інтелектуальних систем, що управляють, із зовнішнім світом. Знаходячись у безперервній взаємодії із зовнішнім світом, інтелектуальні системи отримують з нього усю необхідну інформацію для ухвалення рішень і поповнення знань. Сама система, що управляє, у свою чергу може чинити на зовнішній світ активну дію в результаті реалізації власної поведінки.
Модель знань про зовнішній світ інтелектуальної системи повинна припускати в цьому сенсі можливість змін зовнішнього світу і знань про нього в результаті дій на нього системи. Виконання принципу інформаційної взаємодії системи із зовнішнім світом означає, що будь-які спрощені моделі станів, імовірнісних описів, ігор автоматів з середовищем і т. п. для представлення подій реального зовнішнього світу непридатні. Саме у цьому і полягає специфіка систем управління даного класу.
Принципова відкритість систем відповідно до другого принципу забезпечується наявністю таких підсистем вищого рангу в ієрархічній структурі, як самонастройка, самоорганізація і самонавчання. Знання інтелектуальної системи управління складаються з двох частин: постійних(перевірених) знань, які система має і постійно користується, і тимчасових(що перевіряються) знань, в яких системи не упевнена, з якими вона експериментує в процесі навчання. Знання другого типу або відкидаються системою, або переходять в знання першого типу залежно від результатів аналізу своєї поведінки у зовнішньому світі. Виконання другого принципу вимагає організації в системі процесу, що управляє, придбання і поповнення знань.
Відповідно до третього принципу систему, що управляє, не можна рахувати в достатній мірі інтелектуальній, якщо вона не має можливості прогнозу змін самого зовнішнього світу і власної в нім поведінки. Система без прогнозу, що функціонує у зовнішньому світі, що динамічно міняється, може потрапити в критичну ситуацію, з якої не зможе знайти виходу із-за тимчасових обмежень на роботу механізмів формування дій, що управляють, визначають її поведінку, адекватну ситуації, що склалася.
Четвертий принцип дозволяє намітити шляхи побудови моделей складних систем, що управляють, в тих випадках, коли неточність знань про модель об'єкту або про його поведінку можна компенсувати збільшенням числа рівнів інтелектуальності, а також використанням досконалих механізмів ухвалення рішень в умовах невизначеності у відповідних алгоритмах управління.
І, нарешті, п'ятий принцип встановлює лише часткову втрату інтелектуальності(але не припинення функціонування) при відмовах в роботі вищих рівнів ієрархії системи. Збереження автономного функціонування у рамках простішої(автономного) поведінки системи, характерного для нижніх рівнів структури управління, також надзвичайно важливо для автономно функціонуючих систем у реальному зовнішньому світі.
Приведені п'ять принципів організації структури інтелектуальної системи управління визначають клас досліджуваних систем. Можна уточнити тепер саме поняття «Інтелектуальність системи управління», а також ввести поняття «рівень» і «міра інтелектуальності».
Для реалізації вказаних вище за п'ять принципів в інтелектуальній системі управління необхідно передбачити наступні шари обробки невизначеної інформації(шари інтелектуальності) :
– шар прогнозу подій;
– шар самонавчання і адаптації;
– шар роботи з базами подій, знань і формування рішень;
– виконавчий шар.
Кожен з перерахованих шарів має свою функціональну специфіку і в реальній системі може складатися з декількох рівнів. При цьому в самому нижньому виконавчому шарі можуть використовуватися класичні моделі САУ.
Усі інші шари більш високого рангу можна розглядати як надбудову над традиційними класичними моделями, що відповідає вимогам сучасної інформаційної технології роботи зі знаннями і істотно розширяльну можливість цих моделей.
Мінімальна надбудова може містити усього лише базу знань, що складається з декількох продукційних правил. У цьому простому випадку можуть бути відсутніми шари самонавчання і прогнозу подій(чи функції цих рівнів можуть бути поєднані з функціями обробки декількох правил).
Залежно від того, скільки шарів інтелектуальності має та або інша система, можна говорити про різні міри її інтелектуальності.
Введемо ряд визначень :
– система управління, функціонування якої обмежене двома нижніми шарами інтелектуальності, має міру інтелектуальності в малому;
– система управління, функціонування якої обмежене трьома нижніми шарами інтелектуальності, має міру інтелектуальності у великому;
– система управління, функціонування якої підтримується усіма чотирма шарами інтелектуальності, називається інтелектуальною в цілому.
Враховуючи важливість поняття «Міра інтелектуальності» для даного класу систем, визначення міри інтелектуальності в малому, у великому і в цілому введено по аналогії із стійкістю в малому, великому і цілому для класичних САУ.
Фундаментом побудови інтелектуальної системи управління є п'ять принципів, сформульованих вище. На них заснована ієрархія як рівнів управління, так і мір інтелектуальності. З Рис. 2.28 витікає, що кожен рівень ієрархії управління може мати різну міру інтелектуальності : від інтелектуальності в малому до інтелектуальності в цілому.
Рис. 2.28. Принципи організації інтелектуальних систем управління
Досить очевидно, що на стратегічному рівні необхідно мати високу міру інтелектуальності, що визначається набором функціональних завдань по плануванню доцільної поведінки складного об'єкту управління. Проблематичнішою, на перший погляд, видається інтелектуалізація тактичного і тим більше приводного рівня. Проте, абсолютно реальний сенс придбаває термін «інтелектуальний привід», під яким розуміється привід з системою управління, інтелектуальності, що має міру, в малому.