Интеллектуальные системы

Монография посвящается памяти моего учителя, доктора технических наук, профессора Финаева Валерия Ивановича. Представленные в монографии научные результаты были получены автором при обучении в докторантуре Южного федерального университета под его научным руководством. В монографии предложены методы управления техническими объектами с помощью интеллектуальных регуляторов. Представлены модели гибридного управления техническим объектом с разработанными системами адаптивного поведения на основе нейронечеткого вывода. В представленных моделях применяются интеллектуальные регуляторы на основе самоорганизации базы знаний без привлечения эксперта, позволяющие обеспечить эффективное робастное управление объектом, функционирующим в непредвиденных внешних ситуациях, а также при изменении его параметров, используя объективные знания о его динамическом поведении. Разработаны методы оптимизации процедуры синтеза нечетких регуляторов.

Книга посвящена науке о данных (Data Science) и предназначена для широкого круга читателей, особенно она будет полезной для обучающихся по направлению подготовки «Интеллектуальные системы в гуманитарной сфере». Кратко описана история появления новой науки, даны основные понятия, связанные с хранением информации, Большими данными, системами счисления, научными парадигмами. Показаны этапы становления кибернетики и моделирования в гуманитарных науках, рассмотрены подходы к кибернетическому моделированию в медицине. Дана базовая информация о суперкомпьютере и квантовом компьютере. Сформулировано определение науки о данных, представлен прогноз ее развития в будущем. Книга может служить учебным пособием для студентов высших учебных заведений и будет интересна обучающимся по разным техническим и гуманитарным направлениям подготовки. Также книга рекомендована аспирантам, молодым ученым, исследователям в области применения новых цифровых технологий, специалистам и руководителям организаций в рамках цифровой экономики.

Учебник посвящен вопросам анализа и структурирования данных и знаний для разработки информационных и интеллектуальных систем. В нем детально рассматривается полный цикл разработки интеллектуальных систем – от извлечения и формализации знаний до программной реализации компонентов системы. Материал книги дает наиболее полное представление о современном состоянии развития инженерии знаний в России и мире. Учебник будет полезен студентам вузов, аспирантам, специалистам и разработчикам информационных систем, особенно интеллектуальных систем, а также бизнес-аналитикам и менеджерам, интересующимся данной проблематикой. Это первый учебник по инженерии знаний, полезный также при разработке корпоративных систем управления знаниями.

Эффективность управления приложениями промышленного Интернета вещей зависит от результативности работы киберфизических систем, отвечающих за сбор и обработку данных с входящих в их состав устройств, а также генерацию сигналов управления последними. Киберфизические системы также обеспечивают управляемость и информационную безопасность приложений промышленного Интернета вещей. В условиях роста объема передаваемых данных реакция исполнительных устройств на возмущающие воздействия в течение миллисекунды обусловливается повышенной скоростью передачи данных. В статье рассмотрены атрибуты уровней киберфизической системы, определяющие особенности процессов информационного обмена и управления. На основе анализа основных свойств и принципов парадигмы применения архитектуры Fog Computing предложена концепция киберфизической системы приложения промышленного Интернета вещей, которая позволяет обрабатывать генерируемые данные и прикладывать управляющее воздействие в местах возникновения проблем. Представлен результат разработки архитектуры киберфизической системы, построенной на принципах указанной парадигмы, а также обоснована перспективность ее практического применения. Результат базируется на архитектуре граничных и туманных вычислений OpenFog Reference Architecture, компьютерная сеть разрабатывалась программным путем в среде Cisco Application Centric Infrastructure. Предложенное решение характеризуется высоким уровнем информационной безопасности, который достигается за счет упразднения необходимости в передаче данных по сети, оперативного выявления атакованного узла и уничтожения вредоносного кода, а также применения средств предупреждения атак на программное обеспечение. Предложенное решение может быть использовано разработчиками систем промышленного Интернета вещей для эффективного запуска и реализации проектов.

Развитие цифровой экономики в современном мире требует решения вопроса безопасности приложений Industrial lnternet of Things (IIoT). Большое количество распределенных, передающих данные по сети устройств IIoT, управляемых интеллектуальными программами (программными агентами), требуют защиты. Успешная атака на любое устройство IIoT приведет ко взлому приложения IIoT и к большим финансовым потерям, а также к прекращению функционирования приложения IIoT, следовательно, тема исследования актуальна. Цель написания статьи – кардинальное решение проблемы безопасности приложения IIoT путем разработки его блокчейн-архитектуры. Перед авторами стояли задачи исследования всех аспектов блокчейн-системы, обеспечивающих безопасность устройств приложения IIoT. Особенность блокчейн-системы состоит в том, что ее участниками являются программные агенты, управляющие устройствами приложения. В результате исследования предложена концепция блокчейн-архитектуры приложения IIoT. Исследованы механизмы консенсуса интеллектуальных программ устройств IIoT как равноправных активных участников блокчейн-сети. Механизм консенсуса и криптографическая система распределенного реестра сети блокчейн повышают информационную безопасность приложения IIoT. Синергетический эффект блокчейн-системы и интеллектуальных систем программных агентов устройств приложения IIoT существенно повышает эффективность решения. Интеллектуальные системы программных агентов устройств приложения IIoT эффективно обучаются на блокчейн-платформе, и в результате получается децентрализованный суперкомпьютер в виде блокчейн-системы. Предложенное решение может быть использовано для разработки и внедрения проектов промышленного Интернета вещей.

В монографии рассмотрен комплекс вопросов, связанных с развитием региональных транспортно-логистических систем. Приведен анализ состояния и описаны перспективы развития интеллектуальных транспортно-логистических систем, приведены методы интеллектуального управления параметрами транспортных систем. Материалы монографии могут представлять интерес для научных сотрудников, занимающихся проблемами моделирования и интеллектуализации транспортных систем, для преподавателей и студентов, а также для всех, кто интересуется данной проблематикой.

Издание содержит основные теоретические сведения по технологиям интеллектуального анализа данных, таким как кластеризация данных, искусственные нейронные сети, генетические алгоритмы, нечеткое моделирование. Приведены примеры и задания для их реализации в вычислительной среде Scilab. Учебник предназначен для студентов, обучающихся по направлениям подготовки «Информационная безопасность» направленность «Организация и технология защиты информации» и «Компьютерная безопасность», направленность «Математические методы защиты информации», изучающих технологии и методы интеллектуального анализа данных.

Излагается основанная на решетках алгебраическая теория, которая предназначена для моделирования и управления знаниями в интеллектуальных системах продукционного типа. Многие модели в информатике имеют продукционный характер, а структуры представления информации, как правило, являются иерархическими. Предложенная теория адекватно отражает вторичные продукционные связи в иерархических системах широкого спектра применения, а также обосновывает формальные исследования таких систем на предмет их эквивалентности, эквивалентных преобразований, верификации и оптимизации. Описаны возможности применения теории LP-структур на примерах из различных областей информатики. Представлена интегрированная среда разработки продукционных экспертных систем, а также реализация в ее составе LP-структуры для верификации и оптимизации баз знаний. Приводятся результаты экспериментов, подтверждающие практическую значимость изложенной теории. Книга предназначена для студентов, аспирантов и научных работников, занимающихся исследованиями в области алгебраических основ информатики и интеллектуальных систем.

Изложены основные положения создания интеллектуальных транспортных систем на основе автоматизированных систем управления дорожным движением, методы управления транспортными потоками с применением светофорной сигнализации на дорожной сети и различные аспекты создания, эксплуатации и модернизации систем автоматизированного управления дорожным движением различного уровня. Приведены характеристики основных подсистем систем управления дорожным движением, описаны технические средства и взаимодействие между ними, их функции и возможности. Рассмотрены основные алгоритмы управления и этапы проектирования и внедрения интеллектуальных систем. Рассмотрен подход к тесной интеграции маршрутного пассажирского транспорта и организации дорожного движения, как основы устойчивой мобильности. Для студентов транспортных направлений подготовки.

Учебное пособие по курсу «Математические и алгоритмические основы построения интеллектуальных систем» (часть 1) совмещает в себе конспект лекций и практикум в части модуля «Использование графовых и гиперграфовых моделей в интеллектуальных системах» и отражает состояние современных аспектов теории графов и гиперграфов с элементами научной новизны, а также возможности их применения для решения реальных практических задач. Пособие содержит теоретический, практический и методический материал по темам: «Основные понятия теории графов», «Виды графов», «Алгоритмы на графах», «Использование графов в интеллектуальных системах», «Гиперграфы» и «Специальные графы в интеллектуальных системах». Каждая тема завершается заданиями для самостоятельной работы студентов и списком вопросов для самоконтроля. Пособие предназначено для магистрантов всех форм обучения по направлению 09.04.01 – Информатика и вычислительная техника для образовательной программы «Технологии интеллектуальных автоматизированных систем».

В учебном пособии изложены основные понятия и сущность информации и информационных ресурсов. Освещен материал по оценке качества информационных ресурсов и эффективности их использования. Дана характеристика рынка информационных продуктов и услуг, достаточно подробно описаны потребители, источники и поставщики информационных ресурсов. Для студентов бакалавриата, а также специалистов в области мировых информационных ресурсов и информационного менеджмента.

В сборнике представлены статьи ученых, преподавателей, студентов и аспирантов, подготовленные по результатам научных исследований кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» энергетического факультета АлтГТУ им. И. И. Ползунова. Сборник посвящен знаменательной для России дате – одобренному 22 декабря 1920 года VIII Всероссийским съездом Советов плану Государственной Электрификации России (ГОЭЛРО) – 22.12.2020 г. исполнилось 100 лет. В сборнике представлены научно-исследовательские работы учащихся магистратуры, вошедшие в онлайн-курс «Основы интеллектуальной энергетики», созданный при грантовой поддержке «Стипендиальной программы Владимира Потанина».

Цель данного пособия – ознакомить студентов с понятийными и теоретическими основами относительно управления данными; помочь получить знания, навыки и умения применять методы управления данными в практической работе. Практикум содержит описание 8 лабораторных работ по дисциплине «Управление данными», включающих в себя основы проектирования современных баз данных: создание и использование баз данных, программирование на языке структурированных запросов SQL, применение инструкций и методов Visual Basic for Applications (VBA) для решения задач. Лабораторный практикум охватывает все разделы учебного курса. Описание каждой лабораторной работы содержит цель работы, теоретическую часть, порядок проведения работы, требования к отчету и контрольные вопросы. Данный лабораторный практикум предназначен для магистров направления подготовки 15.04.04 «Автоматизация технологических процессов и производств».

В учебном пособии для студентов дневного отделения по дисциплине «Интеллектуальные системы и технологии» рассматриваются основные понятия и признаки интеллектуальных систем, их классы. Приводятся базовые сведения по математическому аппарату интеллектуальных систем, а также примеры их применения и разработки в областях компьютерного зрения и человеко-машинного взаимодействия. Пособие адресовано студентам и специалистам, изучающим системы искусственного интеллекта и человеко-машинного взаимодействия.

Учебник посвящен вопросам анализа и структурирования данных и знаний для разработки информационных и интеллектуальных систем. В нем детально рассматривается полный цикл разработки интеллектуальных систем – от извлечения и формализации знаний до программной реализации компонентов системы. Материал книги дает наиболее полное представление о современном состоянии развития инженерии знаний в России и мире. Учебник будет полезен студентам вузов, аспирантам, специалистам и разработчикам информационных систем, особенно интеллектуальных систем, а также бизнес-аналитикам и менеджерам, интересующимся данной проблематикой. Это первый учебник по инженерии знаний, полезный также при разработке корпоративных систем управления знаниями.

Представлены материалы V Региональной студенческой научно-практической конференции, проходившей в Бугульминском филиале ФГБОУ ВПО «КНИТУ» 23 апреля 2014 г., по следующим направлениям: социально-экономические аспекты регионального развития; современное общество: социальные, этнические, правовые, культурологические и философские проблемы; интеллектуальные системы и управление информационными ресурсами; современные технологии машиностроения; разработка высокоэффективных технологий в химии и нефтехимии; проблемы дизайна и проектирования современной одежды; применение современных технологий в пищевой промышленности.

В настоящее время в силу того, что знания активно становятся главным ресурсом инновационной экономики, задача их оценки является весьма актуальной. В статье рассматриваются наиболее используемые подходы к оценке знаний и предлагаются новые подходы, основанные на применении интеллектуальных технологий в различных аспектах.

Современный банк не может работать без применения интеллектуальных и информационно-аналитических систем, помогающих лицам, принимающим решения на всех уровнях управления повышать оперативность принятия решений и уменьшать риск ошибок или просчётов. Поэтому реализация той или иной методики оценки кредитоспособности заёмщика при принятии решения о выдаче или отказе в выдаче ссуды клиенту будет основываться на множестве не только «экономических», но и «информационных» ограничений. При современном развитии информационных технологий и количестве выдаваемых кредитов актуальным является вопрос об автоматизации процесса на всех этапах кредитования. На основе анализа кредитной организации авторами описаны схемы принятия решения о выдаче кредита заемщику. Представлены этапы этого процесса, начиная от принятия заявки филиалом банка и заканчивая непосредственно решением об одобрении предоставления заёмщику кредита или об отказе в его выдаче.

В статье произведен анализ и выявлены недостатки существующих интеллектуальных систем поддержки принятия решений для управления сложными биосистемами на примере управления очистными сооружениями. Разработан прототип интеллектуальной системы поддержки принятия решений для управления процессом очистки сточных вод. Для того чтобы выстроить единую систему суждений предложено разработать онтологию предметной области, которая обеспечит полноту знаний. Онтология позволяет сформировать общий словарь, с помощью которого смогут взаимодействовать эксперты из различных предметных областей. В статье рассмотрен пример такой области – процесс очистки сточных вод. В большинстве систем онтология понимается как структурная спецификация некоторой предметной области, ее формализованное представление, которое включает словарь или имена указателей на термины предметной области и логические связи.

Монография содержит изложение основных методов искусственного интеллекта: методов представления знаний, методов моделирования рассуждений, методов моделирования поведения, методов обучения и приобретения знаний интеллектуальными системами. Весь материал излагается с единых позиций. В качестве основных средств используются системы правил в их общем виде и семантические сети; особенное внимание уделено неоднородным семантическим сетям, а также методам планирования и моделирования целенаправленного поведения. Системы правил использованы и для описания этих методов. Описаны методы автоматизации приобретения знаний, для чего применен аппарат неоднородных семантических сетей. Для специалистов, аспирантов и студентов старших курсов университетов, изучающих информатику и информационные технологии. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 10-07-07014