3.4.2. Системы поддержки принятия решений в экологических исследованиях

На современном этапе развития общества очень остро встают вопросы экологического характера. Деятельность людей сказывается и на самом человеке, который, потребляя продукты сельского хозяйства, дыша загрязнённым воздухом, подвергается воздействию вредных веществ.

Одним из видов загрязнения окружающей среды является загрязнение почв тяжёлыми металлами. Многие из них накапливаются в организме человека, переходя из неопасных концентраций во вредные, а затем и опасные. Можно выделить два пути попадания этих металлов в организм человека: при потреблении загрязнённых продуктов и через дыхательные пути. Причём различные металлы в различной степени поглощаются растительностью и накапливаются в различных частях растений. В работах многих исследователей показана несомненная связь между элементным составом среды и химическим составом растений. Также показано, что основной объем химических элементов в растение поступает из почвы. Из этого следует, что основным направлением экологических исследований по тяжёлым металлам должно быть определение состояния тяжёлых металлов в почве.

Но металлы не находятся в статическом положении. Существует миграция тяжёлых металлов в почве. Это означает перемещение химических элементов в различных направлениях и с разной скоростью. Она зависит от многих факторов, которые учесть без использования информационно-измерительной техники невозможно. Существующая техника для непосредственного измерения концентраций тяжёлых металлов в почве не позволяет проводить исследования с достаточной частотой, поэтому возникает необходимость создания ИИС, которая на основе косвенных данных, используя модели экологических систем, прогнозирует состояние металлов в почве. Такая ИИС является частью системы поддержки принятия решений (СППР).

В первую очередь необходимо определить структуру и алгоритм действия системы. Рассмотрим некоторые задачи, которые ставятся перед исследователем при разработке СППР.

СППР предназначены для решения задач в диалоговом режиме - это приводит к тому, что вычислительная техника выступает как инструмент подкрепления памяти специалиста и усиления его способностей к логическому выводу. В этом случае окончательное решение принимает человек. Но необходимую информацию для этого предоставляет СППР, обрабатывая исходные данные значительно быстрее человека.

Можно выделить подсистемы, которые должны входить в СППР.

1. Прогнозирующая система, которая осуществляет оценку будущего на основе моделей экологической системы.

2. Система мониторинга

3. Планирующая система, обеспечивающая принятие решения.

В общем случае работа такой системы выглядит следующим образом: с некоторой частотой проводится мониторинг состояния экологической системы, а состояние экосистемы в период между непосредственным контролем рассчитывается с помощью модели экологической системы, заложенной в СППР. Частота проведения мониторинга зависит от того, за какой период времени накапливающаяся ошибка расчета состояния с использованием модели превысит допустимую. Поэтому при разработке модели необходимо учесть возможно большее число факторов, влияющих на состояние экосистемы. Это позволит повысить точность прогнозируемых результатов и снизить частоту проведения непосредственного контроля. К этим факторам можно отнести рельеф местности, водоемы, тип почв, видовые особенности растений, водородный показатель почвы, содержание органических веществ и т.п. Конечно, учесть все факторы невозможно, поэтому приходится делать некоторые допущения. При этом необходимо указать места проведения непосредственных наблюдений таким образом, чтобы минимизировать их количество, а период между непосредственным контролем максимально увеличить, не выходя из границ требуемой точности прогнозируемых результатов. Для исходных данных можно использовать существующие сведения, но они являются по сути банком данных, а системы обработки этой информации и принятия решений практически отсутствуют.

Процесс принятия решения основывается на учёте факторов, их анализе, прогнозе развития ситуации. Это несколько иные факторы, чем те, которые используются в модели. К ним относятся: влияние загрязняющих веществ на здоровье людей и животных, уровень проникновения веществ в сельскохозяйственные культуры, возможность нейтрализации влияния загрязнителей. В такой ситуации важно выявить необходимые факторы, влияющие на результат.

При разработке данной системы следует, видимо, опираться на концепцию открытых систем, позволяющую интеграцию различного аппаратного и программного обеспечения; гибкость конфигурации, что дает возможность настраивать систему под различные требования.

Результатом работы системы может являться карта распространения загрязняющих веществ на территории. Так как накопление тяжёлых металлов в растениях зависит от видовых особенностей растений, то одним из результатов могут быть рекомендации по размещению сельскохозяйственных культур по региону с целью уменьшения проникновения загрязнителей в культуры и, соответственно, влияния их на здоровье людей.