5 курс / ОЗИЗО Общественное здоровье и здравоохранение / Хай Г.А. Информатика для медиков

Полная эмоциональная удовлетворенность (эмоциональный комфорт) обеспечивается взаимосвязанным объединением всех положительных эмоций, выраженных в большей степени.

Полная эмоциональная неудовлетворенность (эмоциональный дискомфорт) характеризуется прямо противоположным образом.

Взаимные сочетания положительных и отрицательных эмоций, выраженных в различной степени, определяют реальный эмоциональный фон (уровень эмоционального комфорта) изделия, что зависит от его исправности, состояния окружающей среды и поставленных целей.

В совокупности с рациональным выбором оптимальных решений и дополнительной мотивацией формируется комплекс команд, определяющих поведение изделия в каждый данный момент. В общем виде это стремление к максимальному уровню эмоционального комфорта.

Блок "Анализ состояния технических систем"

Индикация состояния технических систем является функцией вегетативной нервной системы. Коррекция некоторых отклонений от нормального функционирования комплексов и устройств изделия производится автоматически. Ряд отклонений требуют вмешательства ЦНС.

Главной задачей вегетативной нервной системы является поддержание гомеостаза. Диапазоны "нормы", в том числе и в процессе функционирования изделия, задаются конструктивно и реализуются алгоритмически путем описания команд на необходимые локальные воздействия. Выполнение таких команд может быть как автономным в сфере вегетативной регуляции, так и произвольным в сфере анимальных воздействий.

Замечание. В живом организме основным осмысленным сигналом "неисправности" внутренних органов и покровов тела является ощущение боли. Имитацию этого ощущения можно ввести в данный комплекс, но так, чтобы это "ощущение", даже максимально выраженное, служило только сигнальной функцией, но не препятствовало бы изделию выполнять поставленные перед ним задачи.

Перечень "ощущений" о состоянии технических систем (схематически):

-оболочка - прикосновение, давление, удар, разрыв;

-сенсорный комплекс - ограничение полей зрения, снижение яркости, искажение изображений, "слепота"; снижение слуха, "глу-

хота"; снижение обоняния, "аносмия"; снижение вкуса, утрата вкусовых ощущений; нарушение гравитационной ориентировки в пространстве; нарушение восприятия речевых сигналов;

-нарушение двигательной функции - невыполнение команд двигательным средствам (полное, частичное), отсутствие обратной связи о выполнении команд;

-нарушение функций средств внешнего воздействия - то же, что и выше;

-различная мера "энергетического голода" - невозобновленного остатка энергоресурсов;

-сигнальный комплекс - любые нарушения в формировании, передаче, преобразовании, подтверждении получения адресатами и обнаружении помех;

-комплекс поддержания "гомеостаза" - любые нарушения в согласованном функционировании технических систем - нарушения вегетативной регуляции и функциональных взаимосвязей между частями устройства;

-регенерационный комплекс - невыполнение соответствующих команд;

-самоликвидационный комплекс - невыполнение команды.

Блок "Сопоставление целевой функции с имеющейся информацией"

Целевая функция (что надо?) задается:

-конструктивно (общая для изделий сходного назначения);

-стратегически - для конкретной ситуации по команде "сверху";

-тактически - по выбору решений ЦНС.

Одновременно с формулировкой цели задаются формализованные критерии меры ее достижения. Помимо использования данных первых пяти блоков, шестой блок взаимосвязан с зоной принятия решений коры (седьмой блок).

Основной функцией шестого блока является активный поиск необходимой информации для реализации решений. Для этого используются все сведения, получаемые от первых пяти блоков, и оценивается их достаточность для достижения цели. При недостаточной имеющейся информации шестой блок дает заявку первым пяти блокам на поиск дополнительных сведений, указав меру их приоритетности и временной порядок поиска (очередность). Основаниями для этих формулировок служат информационный уровень выбора решений в соответствующей зоне коры (детерминированный, стохастический, неопределенный, ситуации неизвестности и

катастрофической неизвестности), а также степень срочности принятия решений, определяемая Пк.

Для выполнения этой задачи шестой блок имеет обратную связь с соответствующей зоной коры, чтобы запрашивать ту, и только ту информацию, которая необходима для перевода информационного уровня ЛПР (лица, принимающего решение) с имеющегося на более высокий. Мерой достижения информационного насыщения является детерминированный уровень.

Примеры:

•Имеются данные о классификации объекта внешней среды. Необходима его идентификация.

•Выбор решения альтернативен. Необходимы сведения об аналогичных ситуациях и результатах принимавшихся при этом решений.

•Имеются данные о частичных неисправностях исполнительных устройств. Нужны сведения о необходимости использования данных устройств при реализации оптимальной стратегии.

•Имеются данные о недостатке энергетических средств. Необходимы сведения о ресурсной потребности при реализации оптимальной стратегии.

Блок "Передача результатов в сценарную зону и зону решений"

По сути, это передача всех отобранных и обобщенных результатов многогранной работы зоны анализа и распознавания, сконцентрированных в шестом блоке.

О принципах отбора и агрегации данных, передаваемых в зону принятия решений, сказано выше.

Принципы отбора информации, передаваемой в зону рассуждений, в сценарную зону качественно иные.

Для построения сценариев, помимо формулировки цели, необходимы:

-сиюминутный сюжет;

-перечень вариантов текущих условий;

-перечень вариантов возможных условий. Сиюминутный сюжет отбирается на основании Пк. При этом

соблюдается строгая очередность:

1) любая однобуквенная тройка;

2)любая одноименная двухбуквенная комбинация с 0;

3)любая одноименная двухбуквенная комбинация с любой другой буквой;

4)любые другие комбинации букв и 00;

5)комбинация 000.

Этому коду прилагается в соответствие описание объектов (веществ и событий) в виде:

-предложений (в любой избранной форме - лингвистической, формализованной и прочей), подтверждающей смысловое содержание кода;

-агрегированных данных сенсорной зоны, подкрепляемых при необходимости сведениями из БЗ, в том числе и об аналогиях.

Варианты текущих условий являются совокупностями данных о текущем состоянии технических устройств изделия (пятый блок).

Варианты возможных условий являются совокупностями данных о динамике состояния технических устройств изделия (пятый блок).

Все это в совокупности является исходным материалом для построения сценариев.

Зона сценарного мышления

Сущность сценария заключается в построении различных систем логических рассуждений и утверждений на заданную тему.

Темой является обсуждение развития событий в рамках текущего сюжета при их естественном течении и при условии тех или иных видов активных действий устройства, направленных на достижение поставленных целей.

Замечание. Эти рассуждения не являются отвлеченным теоретизированием, а ограничиваются только целеустремленной прагматикой.

Материалом для построения сценариев являются знания, полученные блоками зоны анализа и распознавания. Отсутствие необходимых знаний является отсутствием необходимого материала, что не дает возможности строить сценарии ("из ничего" ничего нельзя сделать).

Знания (системы взаимосвязанных данных) представляются в сценарную зону в виде предложений (в любой заданной форме). Задачей сценарной зоны является построение текстов, использующих эти предложения.

Основными логическими операциями построения таких текстов, как упоминалось выше, являются импликация и двойная импликация. В этих же рамках для обсуждения предположений (допущений) используется сослагательное наклонение.

Как правило, сценарные тексты многовариантны. Для того чтобы число вариантов не свелось к сплошному их перебору, оно ограничивается сугубо прагматическими формулировками целей и условий их достижения. В необходимых случаях используется обращение к БЗ.

Эти предположения или утверждения строятся с учетом:

-правильности исходных данных;

-ошибочности исходных данных.

Анализ ожидаемых исходов применения тех или иных возможных (в принципе) решений по отдельности в каждом из перечисленных выше случаев, вначале без учета оптимальности их выбора, является функцией зоны принятия решений.

Основанием для развертывания сценария являются сведения, импортированные из седьмого блока. Понятно, что основания для рассуждений, предположений и утверждений могут быть совершенно иными:

-рассуждения - продукт использования простой импликации;

-утверждения - продукт использования двойной импликации;

-предположения - результат использования сослагательного наклонения.

Построение текстов в сценарной зоне многогранно. Тексты могут быть достаточно длинными, но их смысл - перебор вариантов, передаваемых в зону принятия решений, для окончательного оптимального выбора, который и окажется единственным основанием для команды исполнительным средствам.

"Мышление" изделия, несмотря на кажущуюся сложность задаваемых конструкций, по сути является примитивным.

Зона принятия решений

Решение - это выбор волевого действия. Наука о принятии решений (исследование операций) насчитывает огромное число публикаций и руководств. В рамках данной разработки учитываются следующие обязательные компоненты формального моделирования процесса выбора решений:

- формулировка цели ("что надо?");

-информационный уровень ЛПР* (в данном случае изделия в целом);

-стратегии ЛПР (перечень возможных действий для достижения цели);

-стратегии противника (активного противника или "Природы", т. е. комплекса условий, способствующих либо препятствующих достижению цели);

*ЛПР - лицо, принимающее решение.

-принцип оптимальности (выбор принципа оценки того, какой результат считать наиболее желаемым);

-критерий оптимальности (система предпочтения исходов - "что считать?");

-выигрыши (ожидаемые результаты выбора той или иной стратегии ЛПР при условии реализации той или иной стратегии противника);

-назначение выигрышей (форма представления и величина ожидаемых выигрышей - математическая, лексикографическая, иная);

-рефлексивные методы принятия решений (попытка разгадать размышления и намерения противника);

-форма модели принятия решений (матричная, позиционная);

-индивидуальная мотивация выбора решения (с учетом "личных интересов" устройства и его эмоционального состояния);

-оценка результатов реализации выбранной стратегии, в том числе принятой как оптимальная;

-отбор наиболее эффективных стратегий, реализованных в типичных ситуациях, и запись их в память;

-формирование условных рефлексов.

После того как выбор сделан, подается команда исполнительным средствам, и с помощью сенсорной зоны оцениваются результаты произведенных действий.

Построение модели выбора решения

Формулировка цели. Различают главную (конечную) цель и промежуточные (этапные) цели, в том числе сиюминутные. Поэтому, вырабатывая стратегию поведения на некоторый промежуточный период, следует иметь в виду, что при неизменности главной цели, этапные цели могут преобразовываться в зависимости от изменяющейся обстановки и условий их достижения. В связи с этим алгоритмически задается

возможность выбора оптимальной стратегии на каждом таком этапе. В общем виде для достижения конечной цели используется схема ее декомпозиции "сверху вниз" в виде "дерева решений", отдельные узлы и ветви которого могут преобразовываться при получении текущей информации. Цели могут быть сформулированы лексикографически, математически или иным способом.

Информационный уровень ЛПР. Рассматриваются традиционные уровни:

-детерминированный - определенная ситуация;

-стохастический - ситуация риска;

-неопределенный - ситуация неопределенности;

-дополнительно включаются ситуации неизвестности (известны не все возможные стратегии противника или "Природы") и катастрофической неизвестности (ни одна из этих стратегий не предполагается).

Задачей сенсорной зоны является повышение информационного уровня ЛПР. Критерием служит мера достаточности информации для выбора детерминированного решения в данной ситуации. При недостаточной информации зона выбора решения посылает дополнительный запрос в сенсорную зону.

Стратегии ЛПР. Перечень стратегий каждого технического (робототехнического) изделия ограничивается наличием и возможностями его исполнительных устройств. Выбор оптимальной стратегии является задачей данной зоны коры головного мозга. Он осуществляется по формальным правилам, в зависимости от целей, информационного уровня ЛПР, а также избранных принципов и критериев оптимальности, что определяется, в частности, характером ситуации. Это значит, что в каждом частном случае (на каждом этапе) строится частная модель принятия решений. Оптимальной признается такая стратегия, которая наряду с максимизацией выигрыша - в возможной для данной ситуации мере - минимизирует неизбежные и неоправданные потери.

Принцип оптимальности. Выбор принципа оптимальности для каждого типа ситуаций задается конструктивно в алгоритмизированном виде. Формулировка этого принципа предопределяет правила выбора оптимальной стратегии в каждой из ситуаций. Это означает, что в зависимости от конкретной цели, ее иерархического уровня и особенностей ситуации допустима и целесообразна смена принципов оптимальности. Правила выбора принципа оптимальности в зависимости от комплекса перечисленных условий задаются конструктивно и реализуются алгоритмическими средствами.

Критерии оптимальности. Критерий - это оценочный показатель. Без учета затрат, а только в виде меры ее достижения - это формализованная цель - критерий результативности.

В зависимости от меры неизбежных затрат в процессе ее достижения - это критерий эффективности.

В ряде случаев целесообразно включить в расчет индекс качества затрачиваемых ресурсов (k). Тогда эта формула приобретает вид:

Критерий оптимальности по смыслу включает оба названных критерия - результативности и эффективности. Это и мера достижения цели, и готовность учитывать при этом как неизбежные, так и неоправданные потери. Выбор критерия оптимальности является прерогативой ЛПР. В данном случае критерий оптимальности задается конструктивно и реализуется алгоритмически в зависимости от особенностей ситуации, как и при выборе принципа оптимальности.

Выигрыши. Под выигрышами понимают ожидаемые результаты выбора той или иной стратегии ЛПР при условии выбора той или иной стратегии противником (несколькими противниками) либо "Природой". При моделировании рассматривают ожидаемые выигрыши, при реализации решения - фактические. Они и оцениваются в качестве результатов исполненного решения ЛПР на каждом этапе его действий.

Размеры и формы представления выигрышей назначаются ЛПР. В данной задаче эта функция принадлежит разработчику и реализуется алгоритмически в зависимости от особенности (типа) ситуации.

Назначение выигрышей. Под этим термином понимают определение формы и величины выигрышей, что зависит от особенностей ситуации и избранной формы модели выбора решения. В зависимости от целей, диапазона решаемых задач и исполнительских возможностей изделия варианты назначения выигрышей для моделей принятия решений различного типа также задаются конструктивно и вводятся в модель алгоритмически, в том числе по представлению сценарной зоны. Для этого используется завершающая формулировка импликации (, то...).

Оптимальной формой назначения выигрышей является величина полезности того или иного исхода. Полезность - это мера предпочтительности данного результата для ЛПР.

При назначении выигрышей в числовой форме большее число приписывается выигрышу, обладающему большей полезностью.

При назначении выигрышей в лексикографической форме устанавливается система их предпочтений.

Рефлексивные методы принятия решений. Возможности данного программно-

аппаратного комплекса не позволяют использовать истинную рефлексию, доступную живому мозгу. Тем не менее имеется прием, который можно назвать имитирующим рефлексивность. Его сущность заключается в модельной инверсии игроков - в перемене местами в модели принятия решений позиций ЛПР и активного противника. Выбор оптимального решения таким "противником", фигурирующим в роли ЛПР в инвертированной модели, позволит рассмотреть эту стратегию фактического противника при обратной инверсии модели в ее исходное состояние. Такую процедуру можно проделать, не используя ее результаты для выдачи команд на выполнение полученных решений до окончательного анализа преимуществ этого предварительного приема.

Для использования данного приема нужны четкие основания:

-отсутствие достаточной информации о намерениях активного противника;

-отсутствие полного перечня предполагаемых стратегий противника для построения модели принятия решений при классической ситуации неопределенности;

-наличие ситуации неизвестности или катастрофической неизвестности;

-зависимость выбора оптимальной стратегии ЛПР от реализации своего

решения противником.

Наличие хотя бы одного из таких оснований конструктивно задействует стандартный алгоритм автоматического перевода модели в инвертированную форму и блокирует возможности запуска команд исполнительным средствам до окончательного решения ЛПР после обратной инверсии.

Форма модели приятия решений. Из многочисленных формальных моделей принятия решений для целей и текущих задач данных изделий целесообразно использовать только матричную и позиционную формы. Матричная форма предназначена для одномоментного выбора, позиционная - для многоэтапного.

Ниже представлен перечень правил выбора решений, зависящих от информационного уровня ЛПР.

Определенная ситуация. Выбор ЛПР детерминирован. Оптимальной будет стратегия, наиболее эффективная при данном ходе противодействующей стороны, эффективная при избранном принципе и критерии оптимальности.

Ситуация риска. Стохастический информационный уровень. Теоретически оптимально использование статистического аппарата выбора стратегии ЛПР. Насколько это окажется практически целесообразным, предсказать невозможно. В ситуации риска следует использовать все возможности для перевода ее на детерминированный информационный уровень.

Неопределенная ситуация. На данном уровне используется формальный аппарат математической теории игр, в частности антагонистических.

При отсутствии активного противника и наличии других участников ситуации выбора решения может быть использован аппарат неантагонистических игр.

При необходимости расчета оптимальности многошаговой стратегии ЛПР строится модель позиционной игры.

Ситуация неизвестности характеризуется отсутствием информации о части возможных стратегий противника. Приемлемым решением в таком случае будет выбор стратегии, оптимальной по отношению к известным альтернативам противодействующей стороны.

Ситуация катастрофической неизвестности возникает при отсутствии какой бы то ни было информации о стратегиях противника или "Природы". Любые предположения могут оказаться ошибочными, а результаты их реализации - катастрофическими. Имеется несколько приемлемых вариантов выбора оптимального поведения в такой ситуации. Это методы проб и ошибок.

Отсутствие аналогий, либо положительных результатов при использовании аналогичных им решений, либо отсутствие положительных результатов при равновероятном распределении стратегий в группе изделий вызывает настоятельную необходимость повышения информационного уровня ЛПР. "Чистый" метод проб и ошибок может оказаться опаснее паузы для получения хоть какой-нибудь информации. В таком случае решение о тактике целесообразно возложить на руководителя изделия.

Индивидуальная мотивация выбора решения

Пределы антропоморфизации робототехнических изделий должны быть достаточно жесткими. Тем не менее включение в их сферу эмоций, оценки своих возможностей, запретов, понятий необходимости и самосознания создают определенную индивидуализацию этих устройств. Поэтому является целесообразным включить в процедуру выбора оптимальных решений элементы индивидуальной мотивации.

Эти мотивы: хочу - не хочу; могу - не могу; можно - нельзя; надо - не надо.

Даже сочетания таких крайних мотивов (без промежуточных формулировок,

например: "не очень-то и надо", "не слишком хочу" и т. п.) дают 16 вариантов,

укладывающихся в пять групп, определяющих основные типы целесообразности