О коборгах, киборгах и интеллектуальных агентах

О коборгах, киборгах и интеллектуальных агентах

В. И. Соловьев

E-mail: sicwl@mail.ru

Коборг (сокращение от англ. Acomplicated organized object -"Coborg") - сложный организованный объект, под которым понимается некоторое организованное единство всех согласованно действующих в нём процессов, органов, систем или функциональных узлов, не относящийся к животному или растительному миру, но обладающий основными свойствами живого организма.

Термин введён в 2008 году В. И. Соловьевым (Россия) и А. Радзивиллом (Канада) в связи с разработкой и внедрением нового направления интеллектуальных систем оперативного диагностирования и управления сложными организованными объектами различного назначения.

Здесь рассматриваются построение организованных многоагентных сообществ, включающих  совокупность интеллектуальных агентов и локальных коборгов для выполнения определенных заданий или решения конкретных задач. Такие сообщества  мы называем многоагентными коборгами (МА-коборгами). Все локальные коборги и интеллектуальные агенты, входящие в архитектуру МА-коборга,  управляются централизовано, исходя из интересов общей цели при выполнении поставленной  центром задачи.

  К МА-коборгам  можно отнести:

- действующая группа интеллектуальных роботов - агентов (ИРА), в том числе и кибернетических (кибер-солдат, - монтажников, -космонавтов, -подводных пловцов  и пр.) ;

- команду, коллектив, подразделение, конкретный персонал  людей, выполняющих определенное задание или решающих определенную задачу;

-  соединения локальных коборгов (надводных и подводных судов, самоходных наземных машин, воздушных аппаратов, производственных агрегатов, банков и др.), действующие как в автономном, так и  в  сетецентрическом пространстве.

При этом первые два типа МА-коборгов представляют организованные сообщества  интеллектуальных агентов, а третий – представляет совокупность локальных коборгов в различных отраслях (военной, производственной, экономической, финансовой и др.). 

Основная сущность коборг-технологии и ее применения для диагностирования и управления коборгами была освещена в [1-5]. В этом случае при проектировании систем в некоторой проблемно-ориентированной области необходимо в составе коборга:

а) выделить органы (процессы, функциональные узлы или системы);

б) определить возможные расстройства или заболевания, которым может подвергаться коборг в процессе жизненного цикла;

в) сформулировать перечень информативных внутренних параметров состояния (ВПС) в виде различных проектных нормативов, заданных диапазонов и траекторий, предельно допустимых минимальных или максимальных величин;

г) обеспечить возможность непрерывного контроля (измерения, регистрации) ВПС и возможных, внешних возмущений в реальном или псевдореальном времени.

Дальнейшее построение интеллектуальной системы диагностирования и управления коборгом (SmartCoborgSystem) может производиться, например, на основе процедур представления и использования знаний в соответствующей предметной области [6]. Суть концепции SmartCoborgSystem заключается в раннем обнаружении возможных расстройств или нежелательного изменения состояния коборга на любом этапе его жизненного цикла, выявлении возможных причин расстройств и принятии оперативных мер по ликвидации этих расстройств или нежелательных изменений. Отметим, что управление по состоянию сложного организованного объекта является наиболее эффективным, так как независимо от природы возмущений (внутренние, внешние, контролируемые, неконтролируемые или их совокупность), они, прежде всего, влияют на изменение внутренних параметров состояния коборга.

Предложенная коборг-технология применима как к локальным (сосредоточенным), так и к распределенным (мультиагентным) объектам. Важнейшим моментом при этом является задача представления коборга адекватной совокупностью органов (процессов, узлов, систем и др.).

Что касается мультиагентных объектов (МА-коборгов), то наиболее очевидным здесь может быть компоновка органов по функциональному принципу (концептуальной сущности). Например, органами группы по проведению специальной операции могут являться подразделения разведки, исполнения, прикрытия и обеспечения. Органами футбольной команды могут являться: оборона, полузащита и нападение. В бизнес-организации при создании нового продукта органами могут быть    подразделения по разработке (проектированию), производству и внедрению.

На рис.1 представлена блочная схема управления мультиагентным коборгом (МА-КоборгСистема) [4,5].

Рис.1.  Блок-схема управления МА-Коборгом

Основным отличием мультиагентного коборга от локального заключается в явном отсутствии непрерывно регулируемой выходной координаты , а управление происходит по заданным конечным или промежуточным целям, а также  конкретным заданиям. В этом случае, когда невозможно задать непрерывную траекторию движения управляемого объекта на весь период времени, управление МА-коборгом осуществляется по внутренним параметрам состояния (ВПС). Применительно к МА-коборгу целесообразно выделять две категории ВПС:

–   комплексные параметры состояния (КПС), характеризующие общее состояние "здоровья" МА-коборга по аналогии с общими параметрами состояния человеческого организма (температура тела, проявление болевых ощущений, артериальное давление,  химический состав крови и мочи). Такими общими параметрами при проведении спецопераций   являются: основной сценарий, время и продолжительность проведения этапов операции (подготовка, исполнение, отход,

завершение), скрытность, связь, сведения о противнике и пр. В деятельности бизнес-фирм,

организаций, компаний это могут быть намеченные  бизнес-планы работ или решения

определенных задач, окончательные и промежуточные сроки (трафик) выполнения работ, доступные данные о конкурирующих фирмах.  В спортивной игре общими командными параметрами могут считаться: схема игры, текущий счет матча, время владения мячом,  исполнение "наигранных" типовых тактических ситуаций, доступные данные о сопернике и др.

– параметры состояния функциональных органов команды (ПСФО), характеризующие состояние "здоровья" соответствующего органа МА-коборга. Например, функциональными органами подразделения по проведению спецопераций   являются: подразделения разведки, исполнения, прикрытия, обеспечения. В коллективах бизнес-организаций  функциональными органами можно считать подразделения продаж, закупок, маркетинга и рекламы и др. В спортивной команде - это органы защиты, полузащиты и нападения.

Информация об отклонениях от заданных и фактических значений с выходов блоков сравнения  КПС (∆S) и ПСФО (∆F)  поступают на блок оценки текущего состояния МА-коборга. Сюда же поступает доступная текущая информация о состоянии объекта противника (соперника, конкурента и т.п.). Отметим, что в реальности на блок оценки текущего состояния поступают отклонения от значений доступных параметров противника или конкурентов и собственных аналогичных параметров МА-коборга (на схеме не показано в целях ее упрощения).

При диагностировании текущего состояния МА-коборга необходимо разрешить следующие принципиальные задачи:

– определить возможный перечень комплексных и внутренних параметров состояния   функциональных органов команды;

- определить возможное  число конкретных  расстройств и заболеваний  в соответствующей предметной области на весь период жизненного цикла МА-коборга;  

- с учетом знаний экспертов, в том числе  руководителей, командиров, главных тренеров и др., а также на основе существующих инструкций и положений, выбранных приоритетов по каждому этапу выполнения задания (работы),  установить начальные значения коэффициентов уверенности вывода о развитии конкретного расстройства по значению и тенденции изменения соответствующих КПС и ПСФО для каждого порождающего правила. Здесь же определяется и степень влияния на общую диагностику текущих доступных параметров о противнике(сопернике, конкуренте).

Остановимся более подробно на так называемом  онтологическом аспекте задачи диагностирования, связанным с терминологией расстройств и заболеваний МА-коборга. При этом задача диагностирования определяется  некоторой совокупностью модельных характеристик, описывающих процесс функционирования МА-коборга в каждой предметной области. 

Принципиальной особенностью такого подхода заключается в том, что  диагностируется  не только текущее состояние органов МА-коборга  на предмет их общего расстройства  ("здоров" – "не здоров"), но и раскрываются основные модельные характеристики (свойства)  нарушений его нормального функционирования.

На наш взгляд, к таким универсальным модельным характеристикам, отображающих  в общем случае текущие состояния функционирования многих мультиагентных объектов (команды, группы, коллектива), можно отнести:

– эффективность действий;

– активность действий;

– разнообразие действий.

Однако, использование полной совокупности   этих характеристик при создании  МА-коборг систем   не всегда возможно из-за специфики конкретной предметной области. Так, если для команд по игровым видам спорта, эти характеристики применимы в полной мере на основе    регистрируемых ВПС,  то, например, для команды (соединения, отряда) по проведению спецоперации эти модельные характеристики могут быть применены только в отношении характеристик "эффективность" и "активность" функционирования соответствующих  органов команды.  Использование  характеристики "разнообразие" функционирования органов команды здесь достаточно проблематична,  поскольку данный процесс требует строгого выполнения всех запланированных действий при основном сценарии выполнения операции. Что касается текущей оценки действий коллектива организации, выполняющего определенную конечную работу (проект, задание), то здесь целесообразно использовать общепринятое  понятие только эффективности трудовой деятельности персонала по целям [6] на базе соответствующих частных   показателей. К ним, например, можно отнести  объемы и сроки  исполнения этапов и всей работы в целом, число исполнителей, финансовые затраты и др. Такие частные показатели, характеризующие эффективность деятельности органов коллектива, выступают  в качестве внутренних параметров состояния МА-коборга и определяются экспертами   в базе знаний диагностирования  с соответствующими значениями весовых  коэффициентов.

Таким образом, мы рассмотрели три варианта применения модельных характеристик для идентификации текущего состояния МА-коборга, используемых в различных предметных областях. Первый вариант диагностирования расстройства, включающий все три модельные характеристики, применим для команд в игровых  видах спорта, второй – для отрядов и соединений,  проводящих специальные операции, третий – для коллективов организаций, осуществляющих свою деятельность по поставленным целям. Принципиально заметим, что при создании МА-коборг систем для оперативного диагностирования и управления удобно иметь дело с обратными понятиями приведенных модельных характеристик, отражающих степень расстройства функционирования органов, а именно, с расстройствами вида "неэффективные действия", "пассивные действия" и "однообразные действия"  команды (группы, коллектива). В случае, когда все ВПС находятся в заданных интервалах, имеет место нормальное (заданное) состояние МА-коборга. Считается, что  каждому конкретному состоянию МА-коборга соответствует свое подмножество продукционных правил. Текущее значение соответствующего расстройства определяются по процедуре MYCIN [7], которая осуществляет расчет   коэффициентов вероятности развития расстройства CF_j, определяемый экспертными  знаниями, промежуточными и конечными результатами доказательств на непрерывном интервале [−1 +1] от соответствующих симптомов, появление которых обуславливается отклонением текущих  значений ВПС объекта от установленных  диапазонов. База знаний диагностирования текущего  состояния органов МА-коборга представляет собой набор продукций, позволяющий сочетать логический вывод и вычисления коэффициентов  уверенности вывода о развитии расстройства CF_j, Она имеет многослойную древовидную структуру, послойно включающая  "И",  "ИЛИ" и  "КОМБ" правила.

На рис.2 представлена диаграмма оперативного диагностирования текущего состояния МА-коборга. Значения коэффициентов уверенности вывода о расстройствах Q₁, Q₂, Q₃, рассчитываемые по процедуре MYCIN, считываются с выхода экстраполятора (рис.1), использующего алгоритмы  экспоненциального сглаживания или скользящего среднего. Кривая Gотображает общее текущее состояние  функционирования МА-коборга.  

Рис.2. Диаграмма диагностирования текущего состояния МА-коборга

Отметим, что указанный подход диагностирования МА-коборга по модельным характеристикам равно применим  для выше названных  действующих групп интеллектуальных (кибернетических) роботов – агентов, (ИРА) и  действующих отрядов (соединений) локальных техно-коборгов (надводных и подводных судов, самоходных наземных машин, воздушных аппаратов), образующих неоднородное сетецентрическое пространство.

Одной из важных функций системы является  своевременное выявление внешних и внутренних  возмущений, действующих на МА- коборг, так как именно они  являются основной причиной изменения его состояния. Здесь отметим, что определяющей внутренней причиной, вызывающей расстройство функционирования МА-коборга являются ошибочные действия непосредственно интеллектуальных агентов, исполнительных  коборгов или кибернетических роботов в составе соответствующей команды (коллектива).

  В зависимости от степени расстройства МА-коборга SmartCoborgSystem может формировать следующие управляющие воздействия:

-симптоматические - до момента ликвидации причины расстройства;

-параметрические - ликвидирующие причину  расстройства;

-структурные - когда усилия по повышению эффективности управления и

применения других организационно-технических мероприятий не дают результатов.

Литература:

1. Соловьев В.И. Интеллектуальная система управления сложными организованными объектами (коборгами). Патент на изобретение RU № 2435187 от 27.11.2011.

2. Соловьев В.И. Интеллектуальные мультиагентные коборг-системы. Проблемы управления и моделирования в сложных системах. Труды XIV-ой Международной конференции (19-22 июня 2012г. г. Самара, Россия).

3. Соловьев В.И. Интеллектуальная система оперативного управления сложными организованными мультиагентными объектами. Решение Роспатента о выдаче патента на изобретение от 22.10.14 по заявке №2013132398/08 от15.07.2013г.

4. Соловьев В.И. Интеллектуальная система диагностирования и управления ходом футбольной игры. Патент на изобретение RU№2474878 от 10.02.2012.

5. Соловьев В.И. Интеллектуальная система диагностирования и управления ходом футбольной игры. Патент на изобретение RU№2474878 от 10.02.2012.

6. Уэно Х. и др., Представление и использование знаний: Пер.с япон./Под ред. Уэно Х, Исидзука М. ─ М.: Мир, 1989.─220с.,ил.

7. Магура М.И., Курбатова М.Б. Оценка работы персонала, Ж. «Управление персоналом» №9, 2002. – 279 с.