Введение к работе
Актуальность работы. В -связи с бурным развитием информационных технологий, появлением все более совершенной вычислительной техники, осознанием информации как стратегического ресурса и усилением тенденций к ее интеграции все более актуальными становятся проблемы создания, объединения и обмена разнородными информационными ііродукташ и технологиями.
В то же время "Информационная технология" как научная дисциплина, рассматривающая проблемы получения, структурирования, преобразования и интеграции знаний и данных, в нашей стране еще только формируется. Большое влияние на ее формирование оказали работы Дк. Мартина, Е.Ф. Кодда, К. Дейта, Дк. Ульмана, Д. Уотермана, Дж. Клира и др. В нашей стране основополагающими являются шкалы Г.С. Поспелова, Д.А. Поспелова, Э.В. Попова. Следует отметить также вклад украинских ученых (школы В.М. Глушкова, И.В. Вельбицкого).
Вместе с тем существует разрыв менаду теоретическими разработками в зтся области и уровнем их использования на практике. Кроме того, ощущается недостаток методических работ, которые обобщали бы опыт построения конкретных информационных технологий, создавая предпосылки для использования его в других приложениях.
Это характерно и для рассматриваемой предметной области -энергетических исследования, связанных с изучением и прогнозированием развития топливно-энергетического комплекса (ТЭК) России с учетом живучести систем энергетики и безопасности энергетических объектов.
Эти исследования, традиционно важные для управления энергетическим комплексом, приобретают сейчас особое значение в связи с изменившимися социально-экономическими условиями, участившимся возникновением различных критических ситуация природного, техногенного, социально-экономического характера, возрастанием негативного воздействия энергетических объектов на окружающую среду, а также в связи с необходимостью обеспечения энергетической безопасности России и ее регионов.
Таким образом, современные условт развития ТЭК- требуют адекватного подхода к созданию соответствующих информационных технологий системных исследований в энергетике, включающих организацию сложных вычислительных экспериментов и интегрированных баз данных в локальных вычислительных сетях, реализацию пакетов прикладных программ, средств иллюстративной и когнитивной графики,
интеллектуальных систем и инструментальных средств интеграции этих разнотипных компонентов.
Актуальность разработки информационных технологий, основанных на принципах интеграции, подтверждается реализацией в настоящее время американских проектов NEMS С National Energy Modelling System) (предпринятого EIA (Energy Information Administration), DOE (Department of Energy)), IDAPI (Integrated Database Application Programming Interface) (реализуемого фирмами Borland International, IBM, Novell Inc. , WordPerfect Corporation) и Других.
Целями данной работы являются:
I) разработка общего методического подхода и принципов построения информационных технологий (ИТ) энергетических исследований, а также методик реализации компонентов ИТ;
Z) решение практических проблем, связанных с:
проектированием и реализацией интегрированной базы данных комплексных энергетических исследований-,
организацией комплексного вычислительного эксперимента;
применением отдельных новых ИТ и их интеграцией в рамках общей ИТ для исследований развития ТЭК России и живучести СЭ.
Методология исследования опирается на основные положения системных исследований в энергетике, методы теории множеств, системологии, теории искусственного интеллекта, теории систем баз данных и теории программирования.
Новизну составляют и на защиту выносятся слэдукшив полохения.
-
Впервые для энергетических исследований проблема построения информационной технологии сформулирована как часть более общей проблемы получения, структурирования и преобразования знаний.
-
Предложен методический подход к построению ИТ посредством представления разнотипных компонентов ИТ как информационных объектов и их отображений в расслоенном информационном пространстве и построена концептуальная модель структурирования знаний предметной области.-
-
Сформулированы методические принципы построения ИТ энергетических исследований, включающие:
- общую концепцию ИТ как суммы отдельных технологий (содержа
тельных исследований, вычислительного эксперимента, разработки
инструментальных средств);
- принципы организации комплексного вычислительного экспери
мента, основанные на использовании интеграционных систем, обеспе
чивающих обмен разнородной информацией;
- архитектуру интегрированной информационно-вычислительной
среды и системные соглашения по разработке интегрируемых инстру
ментальных средств.
-
Разработаны методы проектирования информационного и программного обеспечения исследования, предусматривающие интеграцию элементов информационной технологии с использованием специализированной среды, названной транзитной областью, фреймовая структура которой позволяет создавать и поддерживать как модели данных, так и модели знаний.
-
Предложены методики разработки основных компонентов современной информационной технологии энергетических исследований (проектирования баз данных и баз знаний, интеграции баз данных, баз знаний и пакетов прикладных программ) и проведены эксперименты, подтверждающие работоспособность предложенного подхода и методик.
Основнш научные и практические результаты.
Выполненная работа является вкладом в развитие научного направления, связанного с построением и повышением эффективности современных информзционых технологий энергетических исследований, и решением актуальной научно-практической проблемы - проектирования и разработки ИТ для комплексных энергетических исследований на основе предложенных методических принципов и набора базовых инструментальных средств.
Практическая ценность работы заключается в качественном повышении уровня применения вычислительной техники в энергетических исследованиях, связанных с изучением и прогнозированием развития ТЭК страны с учетом требований живучести и безопасности.
Результаты содержательных исследований, выполненных с использованием научных и практических результатов работы, нашли практическое применение в Главинформе при Совете Министров СССР, в Минтопэнерго РФ, а программные разработки и базы данных, реализованные с применением предложенного подхода и методик, используются в Сибирском энергетическом институте СО РАН и в Институте физико-технических проблем энергетики Севера Карельского научного центра РАН (г. Апатиты), переданы и использовались в Минтопэнерго РФ, в институте Гипровостокнефть (г. Самара) и Областном комитете эколо-
їда и природных ресурсов <г. Иркутск). Методические результаты работы вошли также в лекционные курсы "Проектирование интегрированных систем автоматизированного управления" на кафедре "Большие системы энергетики" Учебно-научного производственного центра (УНПК) Иркутского государственного технического университета и '-' Сибирского энергетического института в 1983-1994 г.г.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на международных и всесоюзных семинарах и конференциях: "Пакеты прикладных программ" - 1981, 1987, 1989; "Комплексы программ математической физики" - 1979, 1981, 1983, 1989, 1990, 1994; "Имитационный подход в исследованиях систем энергетики" -J982, 1987, 1988, 1990, 1991, 1993; Всесоюзной конференции по проблемам управления развитием систем - ІЄ9І; Международных семинарах: "Проблемы повышения эффективности ЭВМ" - 1975, 1982, "Проблемы создания баз данных и баз знаний" - І988, 1989, "Экономические проблемы экологической безопасности и риска" - І992-, Всесоюзных симпозиумах по системам энергетики - I98Q, 1985, 1990; Всесоюзных семинарах "Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики" - 1992, І993-, Республиканских семинарах-- совещаниях по природным и антропогенным катастрофам - 1991, 1993; II,-III и iv национальных конференциях по искусственному интеллекту - 1990, 1992, 1994, а также на заседаниях комитета технологии программирования и инструментальных средств вычислительного эксперимента Секции программного обеспечения математического моде-лировния Научного Совета по комплексной проблеме "Математическое моделирование" РАН,' научных семинарах ИВТ РАН, ИНЭИ РАН, ИВТ СО РАН и на секциях Ученого Совета Сибирского энергетического института СО РАН.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 35 печатных работ в центральных, местных и зарубежном изданиях, материалы диссертации опубликованы в монографии, в сборниках трудов всесоюзных и республиканских симпозиумов, конференции и семинаров.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и 7 приложений. Общий обьэм 298 страниц машинописного текста, из них 204 страницы основного -текста ,' 29 рисунков, 95 страниц приложений. Список литературы содержит 262 наименования.