Введение к работе
Актуальность работы определяется необходимостью использования современных методов, алгоритмов и систем для обеспечения поддержки принятия управленческих решений по ликвидации последствий возможных и/или имевших место радиационных/техногенных аварий на предприятиях ЯТЦ и других технологических объектах энергетического комплекса и химической промышленности, включая поддержку принятия решений по защите окружающей среды и реабилитации загрязненных территорий с использованием многокритериальных методов и систем, учитывающих, в том числе, различного рода неопределенности объективного и субъективного характера.
Цель и задачи исследования
Цель представленной работы состоит в разработке многокритериальных методов и систем многокритериального анализа решений и их применение для решения задач реабилитации техногенно/радиоактивно загрязненных территорий (произошедших, в том числе, на предприятиях энергетического комплекса) и управления землепользованием.
Для достижения цели были решены следующие задачи:
Разработаны методы многокритериального анализа приемлемости альтернатив РгоМАА (Probabilistic Multicriteria Acceptability Analysis) и FMAA (Fuzzy Multicriteria Acceptability Analysis), учитывающие неопределенности объективного и субъективного характера;
Предложен гибридный генетический алгоритм FMOCHC (Fuzzy MultiObjective СНС) для решения многоцелевых оптимизационных задач с нечеткими входными данными;
Для оптимизации сетей мониторинга радиоактивно загрязненных территорий предложен подход к многоцелевой оптимизации с использованием искусственной нейронной сети в цикле генетического алгоритма;
Разработана система поддержки принятия решений, реализующая основные методы дискретного многокритериального анализа решений, в том числе предложенные в данной работе методы многокритериального анализа приемлемости, а также программный инструмент для работы с генетическими алгоритмами;
С использованием предложенных методов, алгоритмов и компьютерных систем проведен анализ многокритериальных задач планирования землепользования, реабилитации техногенно загрязненных территорий и оп-
тимизации структуры сети радиационного мониторинга. Научная новизна
впервые предложены вероятностные методы многокритериального анализа приемлемости альтернатив РгоМАА и FMAA, учитывающие неопределенности объективного и субъективного характера с использованием методов теории вероятностей (РгоМАА) и нечетких множеств (FMAA);
впервые предложен гибридный генетический алгоритм FMOCHC для решения многоцелевых оптимизационных задач с нечеткими входными данными;
предложен подход к многоцелевой оптимизации с использованием генетического алгоритма и искусственной нейронной сети.
Методы РгоМАА и FMAA находят свое применение в многокритериальном анализе решений и анализе неопределенностей в рамках теории принятия решений. Предложенные гибридный генетический алгоритм с использованием нечетких входных данных и интеграция генетического алгоритма с искусственной нейронной сетью представляют собой дальнейшее развитие существующих алгоритмов многоцелевой оптимизации.
Практическая значимость работы результатов и выводов заключается в возможности применения предложенных теоретических методов многокритериального анализа решений и разработанных на их основе компьютерных систем для реализации системного подхода к процессу поддержки принятия решений при исследовании широкого круга научно-практических задач реабилитации радиоактивно/техногенно загрязненных территорий, охраны окружающей среды и управления землепользованием. Кроме этого, разработанные системы многокритериальной поддержки принятия решений могут быть использованы в рамках университетских образовательных курсов, а также курсов повышения квалификации и тренинга.
Достоверность полученных результатов обеспечена строгим обоснованием используемых математических методов, а также реализацией и успешной апробацией предложенных методов и подходов на различных задачах (размещение объекта на местности с учетом радиоактивного загрязнения, реабилитация и оптимизация сети мониторинга радиоактивно загрязненных территорий).
Личное участие автора
Основными результатами, полученными лично соискателем, являются:
- разработка методов многокритериального анализа приемлемости аль-
тернатив РгоМАА и FMAA;
разработка гибридного генетического алгоритма FMOCHC для решения задач с нечеткими входными данными;
реализация подхода по совместному использованию генетического алгоритма и искусственной нейронной сети, и его применение для задачи оптимизации сети мониторинга;
разработка системы поддержки принятия решений, реализующей основные методы дискретного многокритериального анализа решений, в том числе предложенные методы многокритериального анализа приемлемости;
разработка программного инструмента для работы с генетическими алгоритмами и решения задач многоцелевой оптимизации;
анализ практических задач охраны окружающей среды и реабилитации техногенно загрязненных территорий.
Положения, выносимые на защиту
Методы многокритериального анализа приемлемости альтернатив, учитывающие неопределенности объективного и субъективного характера -РгоМАА (с использованием теории вероятностей) и FMAA (с использованием теории нечетких множеств), предоставляющие лицу, принимающему решения, дополнительную информацию о рассматриваемой задаче и итоговом ранжировании альтернатив.
Гибридный генетический алгоритм FMOCHC для решения многоцелевых оптимизационных задач, позволяющий усваивать неопределенности входных данных.
Гибридный подход многоцелевой оптимизации с использованием искусственной нейронной сети в цикле генетического алгоритма для оптимизации сетей мониторинга радиоактивно-загрязненных территорий.
Система поддержки принятия решений, реализующая различные методы многокритериальной поддержки принятия решений и анализа неопределенностей, для решения задач охраны окружающей среды и реабилитации техногенно загрязненных территорий.
Апробация результатов работы
Основные результаты работы докладывались на конференциях (перечислены наиболее значимые международные конференции):
The 20th International Conference on Multiple Criteria Decision Making, Chengdu, China, 21-26 июня, 2009г.
VI Московская международная конференция по исследованию опера-
ций, МГУ, ВЦ РАН, Москва, 19 - 23 октября 2010г.
25th Mini-EURO Conference Uncertainty and Robustness in Planning and Decision Making (URPDM 2010), Coimbra, Portugal, 15-17 Апреля, 2010г.
2009 SRA Annual Meeting «Risk Analysis: The Evolution of a Science», Baltimore, USA, 6-10 Декабря, 2009г.
2008 SRA Annual Meeting «Risk Analysis: The Science and the Art», Boston, USA, 7-10 Декабря, 2008г.
23-rd European Conference on Operational Research, Bonn, Germany, 5-8 июля, 2009г.
XI Международная конференция «Безопасность АЭС и подготовка кадров — 2009», Обнинск, 29 сентября - 2 октября 2009г.
Публикации
Основные результаты диссертации опубликованы в 29 работах, в том числе в 4 статьях в рецензируемых журналах из списка ВАК.
Структура и объем диссертации
