ЖАРАТЫЛЫСТАНУ ҒЫЛЫМДАРЫ
ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
«ВНЕДРЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИИ
В РЕШЕНИИ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ»
Абдуллаева Ш.З., Тулегенова С.Н.
Таразский государственный университет имени М.Х. Дулати, Тараз
При выполнении экологических проектов в последнее время повсеместно используются информационные компьютерные технологии, которые из рядового средства научного арсенала естествоиспытателя, благодаря заложенному в них мощному программному обеспечению, постепенно перерождаются в инструмент, с помощью которого его пользователи могут решать стоящие перед ними задачи при небольшом объёме и сомнительном качестве исходного фактического материала.
Так как любая исходная информация (независимо от её представительности и достоверности), обработанная с помощью компьютерных технологий на выходе имеет все внешние признаки кондиционной научно-технической продукции (НТПр), оформленной в соответствии с существующими требованиями, то она, как правило, и соответственно воспринимается заказчиком работ.
Названная тенденция обусловлена тем, что с начала 90-ых годов экологическая ситуация во многих регионах существенно ухудшилась, что вызывает необходимость проведения соответствующих исследований параметров состояния природной среды. В то же самое время на методику и характер проведения экологических исследований стали всё в большей мере оказывать своё определяющее влияние мощные внешние (не экологические) факторы: объективные (1 и 2) и субъективный (3):
1 фактор воздействия – снижение финансирования экологических исследований;
2 фактор воздействия – значительное удорожание производства всех видов химико-аналитических работ, что ограничивает (при действии вышеуказанного 1 фактора) объём опробования. Это приводит к тому, что кондиционные экологические работы либо не проводятся совсем, либо основываются на недопустимо низком объёме фактических данных;
3 фактор воздействия – наличие многообразного семейства компьютерных информационных технологий, предоставляющих исследователям практически неограниченные возможности манипулирования пространственно размещенными значениями параметров объекта изучения как в пределах опробованных участков, так и за их границами на неограниченных площадях, когда информация любого количества и качества (независимо от её представительности и достоверности) может быть преобразована в весьма «кондиционного» вида продукцию даже специалистами, не имеющими практического опыта и соответствующих знаний.
Даже опытный исследователь подчас поддаётся «наркотическому» очарованию интеллектуальной силы программного обеспечения, с помощью которого можно практически моментально «достичь» конечной цели выполняемого исследования без обременительного и затратного процесса сбора и обработки фактических данных.
Таким образом, пользователь может смоделировать псевдо образ действительности в любой его модификации, исходя не из фактических данных, а из своего видения решения проблемы. При этом анализ информативности исходных данных и достоверности полученных результатов выпадает из-под какого-либо внешнего контроля под предлогом конфиденциальности информации или частной собственности на неё и, следовательно, делает их недоступными для экспертизы и неуязвимыми для критики.
В связи с этим риск нанесения ущерба от применения результатов неконтролируемого использования компьютерных технологий в экологии недопустимо велик. В отдельных случаях их использование может представлять собой непосредственную экологическую опасность, так как полученная продукция может быть использована в качестве информационного обеспечения и обоснования для проведения конкретных мероприятий, результатом которых может стать негативное антропогенное воздействие на окружающую среду.
Устранение риска использования НТПр, полученной в среде информационных технологий, может быть достигнуто путём проведения обязательной экспертизы полученных результатов с целью установления их достоверности.
Государственные и частные предприятия, занимающиеся экологической деятельностью с использованием компьютерных информационных технологий, должны быть поставлены под жесткий государственный контроль с целью предотвращения возможного экологического риска при использовании результатов их работ.
Современные средства экологического мониторинга и обеспечивающие их информационно-управляющие системы представляют собой сложные многофункциональные многорежимные распределенные системы. В таких системах осуществляется совместная обработка сложноорганизованных данных и знаний и они должны разрабатываться на основе современных информационных технологий, которые обеспечили бы им существенное повышение уровня информационной и интеллектуальной поддержки. В связи с широким применением локальных и глобальных вычислительных сетей проблемы информатизации при решении экологических задач принимают фундаментальный характер, от решения которых зависит эффективность предсказания развития экологической ситуации (в том числе и разрушений) в том или ином районе, на предприятии или объекте.
Выход из создавшегося положения состоит в использовании информационных технологий, основанных на знаниях (С-технологий). В таких С-системах обеспечивается представление и организация обработки знаний о предметной области в целях повышения эффективности управления и процесса принятия решений на различных уровнях иерархии. Актуальность рассмотрения именно такого класса систем обусловлена их способностью к накоплению и обобщению знаний, к выработке гипотез и прогнозу, к принятию решений, их объяснению и т.д.
Под интеллектуальной системой понимается объединенная информационным процессом совокупность технических средств и программного обеспечения, работающая автономно или во взаимосвязи с человеком (коллективом людей), способная на основе сведений и знаний при наличии мотивации синтезировать цель, вырабатывать решения о действии и находить рациональные способы достижения цели. Современные интеллектуальные системы требуют реализации новых функций, таких как устойчивость функционирования, качество протекаемых процессов в реальном времени, открытость, интеграция символов и образов, обучение и самоорганизация.
Проблемы применения С-систем для решения экологических задач. Показателем интеллектуальности С-системы с точки зрения представления знаний является cпособность системы использовать в нужный момент необходимые (релевантные) знания. Системы, не имеющие механизмов для определения релевантных знаний, неизбежно сталкиваются с проблемой «комбинаторного взрыва». Можно считать, что эта проблема представляет собой одну из основных причин, ограничивающих в настоящее время сферу применения С-систем. Проблема представления знаний — это проблема перехода от внешнего представления некоторого объекта и его связей во внутреннее по отношению к С-системе. Она предполагает поиски описаний реальной предметной области (ПО) — отображение ее понятий и отношений, отыскание способов их формализация и структурирования с целью ввода знаний в базу знаний. При этом необходимо стремиться отразить основные признаки, характеризующие знания: внутреннюю интерпретируемость, структурированность, связность, семантическую метрику и активность. Сюда входят также вопросы проверки содержимого базы знаний (БЗ) на корректность и полноту, пополнения знаний за счет вывода на основе имеющихся в БЗ знаний, обобщения знаний и их классификации. При этом возникают вопросы, связанные с анализом и выбором математических моделей представления знаний — формализма, призванного отобразить статику и динамику предметной области: объекты и отношения предметной области, связи между ними, иерархию понятий предметной области и изменение отношений между объектами.
К основным функциям С-систем относятся: представление знаний; приобретение знаний; решение задач (вывод, консультация); объяснение (как и почему получен конкретный вывод); диалог с пользователем — лицом, принимающим решение (ЛПР) на том или ином уровне иерархии. В результате анализа и проработки системы обработки знаний (СОЗ), как основной составляющей С-системы, определяющей ее интеллектуальные возможности, предложен механизм работы со знаниями, учитывающий специфику систем подобного класса. Один из возможных вариантов построения механизма вывода (МВ) заключается в следующем. В каждом цикле последовательно осуществляются выборка, сопоставление, разрешение конфликтов, выполнение. С точки зрения теории работа МВ зависит только от состояния рабочей памяти или базы данных (БД) и от состава БЗ. На практике необходимо учитывать историю работы, т.е. поведение МВ в предшествующих циклах. Информация о поведении МВ должна запоминаться в памяти состояний, которая обычно содержит протокол работы системы. Механизм вывода представляет собой совокупность процедур (в общем случае это программный комплекс), которая на основе БЗ и фактов вырабатывает определенные выводы-заключения. Необходима также разработка стратегии вывода, которая предусматривает как порядок просмотра знаний, хранимых в БЗ, так и порядок разрешения конфликтов.
Термодинамические методы моделирования равновесного состава и свойств равновесного состояния многокомпонентных гетерогенных систем. При модельном рассмотрении физико-химических, тепло-массообменных и термо-газодинамических процессов, протекающих при повышенной температуре, возникают проблемы, связанные как с нахождением состава продуктов реакций, так и с определением термодинамических и транспортных свойств высокотемпературных сред. Эти свойства, в свою очередь, тоже зависят от состава рабочих тел — многокомпонентных смесей диссоциирующих газов и отдельных конденсированных фаз и являются функциями состояния: температуры, давления, удельного объема и т.п. Рассмотрение кинетических и тепло-массобменных процессов при повышенных температурах, как правило, уже на этапе постановки задачи моделирования приводит к значительным трудностям. В детальных расчетных схемах они обычно связаны с математическим сложностями и отсутствием необходимых замыкающих исходных данных, а в упрощенных моделях — чрезмерной схематизацией процесса. В связи с этим большую популярность приобрели именно термодинамические методы моделирования. Они предполагают, что рабочее тело в рассматриваемых процессах образует условно замкнутую, изолированную систему, в которой установилось локальное фазовое и химическое равновесие. В таком приближении состояние системы определяется лишь содержанием в ней химических элементов и значением двух параметров состояния.
Правомерность использования термодинамически равновесного приближения оправдывается высоким уровнем концентрации энергии в рассматриваемых объемах и, следовательно, высокими скоростями протекания процессов превращения, мгновенно приводящими среду в состояние локального равновесия. Методы и алгоритмы многократно использовались в целом ряде программ и программных модулей и подтвердили свою эффективность.
Литература
1. Цветкова, М. С. Проект «Информатизации системы образования и проблемы его методического обеспечения», Н. И. Неупокоева, В. М. Кирюхин // Школьные технологии. — 2005.
2. Гибсон Дж. «Экологический подход к зрительному восприятию» Отв. ред. О.И. Лонгвиненко. — М.: Прогресс, 1988.
3. Захлебный А.Н., Суравегина И.Т. «К определению понятия «охрана природы»». // Советская педагогика. 1975.