Вопрос № 28.
Что такое «системы поддержки принятия решений» в экологии и природопользовании?
Ответ:
Поддержка принятия решений в экологическом менеджменте означает, что конечное состояние экосистемы может быть достигнуто различными способами действия, начиная с начального состояния. Конечное состояние экосистемы может быть оценено любым числом противоречивых целей (критериев). Решение означает выбор одного (субъективно предпочтительной) альтернативного решения оцененного по выбранному критерию из всех объективных допустимых альтернатив, с помощью которых достигается конечное состояние, т.е. находится решение.
Важнейшей характеристикой информационного обеспечения СППР должна быть своевременность и соответствие предоставляемых данных фактическим параметрам состояния ОПС. В состав информационного обеспечения СППР должны входить фактические данные об источниках загрязнений, данные о ресурсах и другая информация.
Автоматизированный процесс принятия решений реализуется с помощью диалоговых компьютерных систем поддержки принятия решений (СППР). Системы поддержки принятия решений (СППР- Decisions Support Systems - DSS) – это комплекс специального программно-информационного обеспечения, который помогает лицу, принимающему решения (ЛПР), выбирать рациональные решения. СППР могут представлять собой экспертные системы или системы искусственного интеллекта. СППР имеет иерархическую структуру. Иерархия представлена различными рабочими уровнями функционирования СППР: уровень подготовки; уровень моделирования; уровень тестирования и уровень оптимизации.
Различают сппр следующих классов:
простые средства информационно-программного обеспечения (например, базы данных и хранилища данных);
экспертные системы, интеллектуальные системы или системы, основанные на знаниях (распознавание специальных экологических ситуаций);
системы компьютерного моделирования.
4. методы векторной или многокритериальной оптимизации, а также эвристические методы выбора оптимальных решений.
Архитектура СППР состоит из следующих основных блоков:
Блок взаимосвязи или блок интерфейса (связь между СППР и пользователем, т.е. ЛПР).
Блок – база данных и блок компьютерного моделирования и проблемы.
Блок численного решения проблемы (процедура решения проблемы с помощью процедуры векторной или многокритериальной оптимизации).
База знаний и машиной генерации (вывода) смысловых решений математически неформализованных задач.
Блок визуализации решения (например, использование ГИС).
Например, управление пресноводными экосистемами требует математических моделей для различных периодов времени, которые позволяют контролировать процессы по специальным целевым функциям водных ресурсов. Стратегия управления качеством воды главным образом связана с минимизацией некоторых затрат, предназначенных на обеспечение характеристик качества речной воды и стандартов для загрязняющих стоков. Для управления качеством воды при выполнении требований (стандартов качества воды, ограниченной по стокам, условия эмиссии) простые процедуры оптимизации главным образом применяются только для одной целевой функции. В этом случае управленческие решения представляются в виде сценариев, полученных в результате компьютерного моделирования экосистемы. В противоположность этому принятие решений на основе компьютерного моделирования использует модели качества водных экосистем, которые выделяют Парето - оптимальные управленческие решения по противоречивым целевым функциям для водных речных бассейнов.
В стационарном (безаварийном) режиме функционирования химически опасного объекта задача СППР состоит в противоаварийном упреждающем прогнозировании и планировании. Основными целями прогнозирования и планирования являются: сбор информации для прогнозирования возможного развития аварии и ее последствий; мобилизация ресурсов, необходимых для ликвидации аварии; разработка специальных прогнозов, которые позволяют эффективно реагировать на ожидаемые последствия аварии; паспортизация и категоризация объектов – источников выбросов АХОВ (предприятий, цехов, участков, технологических установок, регионов и т.д.). В безаварийном режиме ЛПР с использованием СППР определяются и создаются нормативные, законодательные и экономические механизмы, направленные на минимизацию рисков и ущерба от аварии.
Эффективное противоаварийное прогнозирование и упреждающее планирование должны не только прогнозировать возникновение возможных аварийных ситуаций, но и предусматривать соответствующие превентивные меры, причем упор следует делать на устранение основных причин возникновения аварии, а не возникающих последствий аварий.
Решение задач эколого-экономического анализа и эколого-экономической оптимизации промышленных предприятий, т.е. задач определения оптимального воздействия газовых и жидких выбросов, а также твердых отходов на состояние экосистем осуществляется с использованием экологических СППР. Данная задача является комплексной и многомерной. В идеале ее решение следует искать с учетом всей совокупности переменных, характеризующих воздействие промышленного предприятия на ОС, а также с учетом различных используемых критериев оценки качества ОС, что представляет собой весьма сложную задачу. Следует отметить, что речь идет именно о задаче оптимизации, а не только об ограничении выбросов, так как занижение нормативов по уровням промышленного загрязнения ОПС приведет к увеличению деградации природной среды, а завышение нормативов - к неоправданно высокой затрате средств на газоочистку. Проблема эколого-экономической оптимизации тесно связана с проблемой оценки качества экосистем и с проблемами экологической целостности, экологической устойчивости, инерции, резестивности и податливости экосистем, которые в настоящее время интенсивно изучаются многими научными коллективами.
При проведении эколого-экономического анализа промышленных предприятий с использованием экологических СППР необходимо применять методы сравнительной оценки качества ОС в различных точках территории, расположенной в зоне влияния газовых выбросов химических, металлургических или других перерабатывающих производств. Результат ранжирования или кластеризации участков территории по критериям качества ОС необходим для стоимостной оценки земельных участков. В частности в пособии изложена задача о сравнительной оценке качества природной среды земельных участков, покрытых лесом.
Экологические СППР помимо расчета оценок воздействий на ОС осуществляют генерацию различных природоохранных и природопользовательских мероприятий, решений по рекреационной нагрузке, мероприятий по рекультивации земель и лесоустройству и др.
Рис.1. Основные типы решений экологических СППР.
На последней стадии выработки решения дается качественная или количественная оценка точности ранжирования или кластеризации исследуемой территории.
Рис. 2. Обобщенная блок-схема процедуры принятия решения в экологической системе поддержки принятия решений.
Задачи оценки и управления качеством экосистем являются трудными и сложными, для получения оптимальных научно-обоснованных решений которых помимо математических и компьютерных моделей экосистем необходимо применять экологические СППР. СППР используют математическое моделирование не только с целью получения временной динамики экосистем, но и для анализа различных стратегий управления этими системами.
Имитационные модели позволяют осуществлять управление экологическими процессами при различных целевых стратегиях управления. В большинстве случаев целевая функция (критерий эффективности) управления должна обеспечить приемлемый баланс между уменьшением антропогенной нагрузки (оценка воздействия на окружающую среду - EIA) и требуемым качеством природной среды. Поэтому различные стратегии управления экосистемами стремятся минимизировать затраты на снижение антропогенной нагрузки (оценка воздействия на окружающую среду - EIA) при сохранении качества природной среды на уровне допустимых стандартов. Таким образом, процедура принятия решений может быть сведена к ранжированию результатов имитационного моделирования при различных стратегиях управления.
Проблема принятия управленческих решений в экологии связана с задачей многоцелевой оптимизации при обязательном учете динамических характеристик экосистемы и ее отдельных компонентов, с учетом всего спектра антропогенных воздействий, а также с учетом взаимодействия между блоками. По этой причине имитационные компьютерные модели водных экосистем, способные интегрировать все выше перечисленные факторы, являются незаменимым инструментом принятия решений в экологии. При этом механизм принятия решений включает следующие процедуры: настройку модели по экспериментальным данным, имитационное моделирование и оптимизацию. Современные методы включают также визуализацию решений с помощью геоинформационных систем (ГИС).
Вопрос № 29.
Техническое, программное и организационное обеспечение компьютерных технологий.
Ответ:
- Подсистема технического обеспечения представляет собой комплекс технических средств, в который входят средства вычислительной техники, оборудование для организации локальных сетей и подключения к глобальным сетям, устройства регистрации, накопления и отображения информации.
- Подсистема программного обеспечения включает системное программное обеспечение, прикладные программы для решения задач управления, а также другие программы, используемые на предприятии. Под программным обеспечением (ПО) информационных систем понимается совокупность программных и документальных средств для создания и эксплуатации систем обработки данных средствами вычислительной техники.
В самом общем плане программное обеспечение для вычислительной техники может быть разделено на базовое (системное) и прикладное. Базовое (системное) ПО организует процесс обработки информации в компьютере и обеспечивает нормальную рабочую среду для прикладных программ. Базовое ПО настолько тесно связано с аппаратными средствами, что его иногда считают частью компьютера.
Прикладное ПО непосредственно нацелено на решение профессиональных задач пользователя.