ri2014_materials

430	РЕГИОНАЛЬНАЯ ИНФОРМАТИКА – 2014

Парфенов В.А.

Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРНОГО 3D-СКАНИРОВАНИЯ ДЛЯ МОНИТОРИНГА ЭКСТЕРЬЕРНЫХ ПАМЯТНИКОВ

Из-за неблагоприятных факторов окружающей среды многие памятники, экспонируемые на открытом воздухе, в особенности мраморные скульптуры, находятся в сильно-эродированном состоянии. В силу этого возникает насущная проблема проведения регулярного мониторинга состояния сохранности экстерьерных памятников. Такую возможность предоставляет использование технологии лазерного 3D-сканирования, которая позволяет создавать компьютерные 3D-модели («виртуальные копии») памятников, которые несут в себе высокоточную информацию не только о размерах, но и об их геометрической форме. При периодическом (например, 1 раз в 2-3 года) повторении работ по лазерному 3D-сканированию одних и тех же памятников появляется возможность проведения мониторинга состояния их сохранности памятников. В частности можно проводить контроль размеров трещин и сколов, площади биологических поражений и гипсовых корок, очагов коррозии и т.д. Такой подход сегодня уже используется за рубежом [1], однако до недавнего временив нашей стране он не применялся

В данной работе проводилось лазерное сканирование мраморного надгробия А.Я.Охотникову в Некрополе XVIII в. Александро-Невской лавры в Санкт-Петербурге. С интервалом в два года были созданы электронные 3D-модели. данного памятника. Незадолго перед повторным сканированием памятник Охотникову находился в реставрации. Поэтому особый интерес представляло сканирование тех участков поверхности данной скульптуры, на которых до реставрации имелись повреждения (глубокие трещины, гипсовые корки и т.д.). Анализ соответствующих облаков точек одних и тех же участков поверхности позволил зафиксировать различия текстуры поверхности. Таким образом, проведенные исследования можно рассматривать как успешную апробацию применения метода лазерного 3D-сканирования для мониторинга экстерьерных памятников. Полученные результаты позволяют рекомендовать данный подход для широкого практического использования в сохранении объектов культурно-исторического наследия.

Переварюха А.Ю., Мосейко А.Г.

Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации РАН О ПРЕДЕЛЕ ПРОГНОСТИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ НЕЛИНЕЙНЫХ КОЛЕБАНИЙ ПОПУЛЯЦИЙ ГИДРОБИОНТОВ

Доклад посвящен исследованию нелинейных эффектов в динамике разработанных моделей для прогнозирования опасного стремительного распространения популяций насекомых вредителей. Рассматривается задача разработки имитационных сценариев оценки последствий вспышек численности. Динамические системы в виде используемых в моделировании мультимодальных отображений и некоторых унимодальных отображений со знакопеременным шварцианом, обладают возможностью внезапного проявления изменений в поведении, называемых «нелинейными эффектами». Качественные переходы между режимами поведения критическим образом влияют на результаты практической интерпретации численных расчетов, полученных в ходе моделирования.

Критерием возможностей изменения поведения траектории предполагается отрицательность шварциана, и данная модель вида формирования пополнения должна классифицироваться как SU-отображение в ряду аналогичных математических объектов. Для подобных отображений сформулирована и доказана теорема, что отображение унимодальной функции с сохраняющим знак щварцианом (критерии Сингера) может иметь не более одной устойчивой периодической траектории, и эта траектория будет являться ω-предельным множеством для критической точки. Вся сложность динамики SU-отображений, и прежде всего бесконечный каскад бифуркаций удвоения периода с константами Фейгенбаума, заканчивающийся образованием хаотического аттрактора, гомеоморфного канторовскому множеству, является следствием доказанного в теории ренормализации факта.

Для каждого вида дискретных отображений возможно появление определенного вида бифуркаций, прямых или обратных. В отображениях Шепарда и Рикера при увеличении параметра каждая устойчивая точка претерпевает каскад бифуркаций удвоения периода с переходом к хаосу. Поведение траектории отличается тем, что траектория попадает в полосы строго периодически. Далее периодическое окно «закрывается» при значении параметра, когда три хаотические полосы объединяются в момент, совпадающий с пересечением нестабильного цикла, возникшего при касательной бифуркации и хаотических подмножеств. Когда неустойчивые неподвижные точки оказываются внутри хаотических полос, размеры составного хаотического подмножества резко увеличиваются, так как в областях разделяющих хаотические полосы скачкообразно начинают появляться непериодические точки траектории и возникает единый аттрактор.

Особые проблемы связаны с неразрушающими метаморфозами, например явлением одного из трех разновидностей кризиса странного аттрактора. В семействе квадратичных отображений

http://spoisu.ru

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЭКОЛОГИИ	431

возможна другая разновидность кризиса – граничный кризис, когда постепенно увеличивающийся аттрактор соприкасается с границей области притяжения и теряет свойства аттрактора.

На настоящий момент известно несколько разновидностей непритягивающих хаотических множеств, и работы по изучению их свойств далеко не завершены. Выделяют хаотические сёдла, возникающие на месте странных аттракторов, изрешеченные (riddled basins) и перемешанные (intermingled basins) области притяжения аттракторов. Отдельно выделяются «Вада границы» областей притяжения – фрактальные границы, окрестность каждой точки которых содержит непустое пересечение с тремя областями притяжения. Возникновение подмножеств с переходным апериодическим режимом существенно влияет на предсказуемость поведения траектории динамической системы, для которой существует более одного аттрактора. Не только изменение типа аттрактора при бифуркации влияет на поведение траектории динамической системы, но и метаморфозы характера границы между областями притяжения существующих аттракторов. Наличие фрактальной границы областей притяжения, представляющей собой область, гомеоморфную канторовскому множеству, приводит к невозможности предсказания относительно того, в непрерывную часть области притяжения какого из существующих аттракторов попадет фазовая траектория. Разрабатываются методы подсчета вероятности каждого из вариантов поведения.

Модель строится в предположении, что при формировании поколение насекомых проходит несколько последовательных этапов развития. Реализация новой модели в виде системы разрывных уравнений позволила перейти к исследованию неунимодальной зависимости запаса и пополнения, имеющей четыре нетривиальные стационарные точки, из которых устойчива только одна. Применение новых методов оказалось оправданным и позволило исследовать новые нелинейные явления, связанные с возникновением и эволюцией хаотических множеств динамических систем. При определенных условиях происходит обратная касательная бифуркация, после которой восстанавливается интервальный аттрактор, имеющий непрерывную область притяжения. Найдена возможность регулирования моделируемого биологического процесса, преодолевающего эффект неопределенности при наличии переходного хаотического режима в мультистабильной динамической системе. Сложность динамики обосновывает перспективы использования моделей в логикосценарных экспериментах, описывающих несколько вариантов развития вспышки численности.

Работа выполнена в рамках проекта РФФИ №14-01-31020 для молодых ученых.

Ренсков А.А., Чижов А.Ю.

Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи ПРИМЕНЕНИЕ МНОГОАГЕНТГНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В СИСТЕМАХ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

В настоящее время одной из наиболее приоритетных задач является обеспечение управления локальной безопасностью применительно к предупреждению и ликвидации последствий паводков. Формирование паводков – сложный ландшафтно-гидрологический процесс, с большим числом паводкоформирующих геопространственных факторов, контролируемых системами экологического мониторинга.

Управление локальной (региональной) безопасностью с целью оперативного реагирования на негативные тенденции и угрозы кризисных ситуаций на территориях и отраслях хозяйства субъектов РФ осуществляется с помощью автоматизированных систем Единых дежурно-диспетчерских служб (ЕДДС) администраций субъектов РФ. Эффективность работы таких систем в значительной степени зависит от своевременности, полноты и достоверности формирования необходимых данных для принятия решений. Иерархичность структуры местных органов власти и территориальная распределенность источников данных требует применения распределенных систем поддержки принятия решений (СППР), реализованных на основе многоагентных информационных технологий. Технология многоагентных систем – это новая парадигма информационной технологии

Уровень решения возникающих задач проводимого экологического мониторинга характеризуется необходимостью применения интеллектуальных методов сбора и обработки информации с последующим подключением СППР.

Описание паводковых ситуаций в СППР администраций субъектов РФ предусматривает последовательное объединение сложно связанных разнородных данных, характеризующих состояние водных объектов, гидрологические процессы и явления в муниципальных образованиях, районах и субъекте в целом. Для принятия решений необходимо объединение отдельных интеллектуальных систем, обладающих своими базами знаний и средствами рассуждений. При этом фактически отсутствуют средства совместной обработки разнородных данных в СППР администраций субъектов РФ. Решение данной проблемы возможно на основе методологии многоагентных распределительных систем, составляющих современную тенденцию в области новых информационных технологий.

Отсутствие в многоагентных СППР администраций субъектов РФ средств совместной обработки сложно связанных разнородных данных от территориально распределенных источников

http://spoisu.ru

432	РЕГИОНАЛЬНАЯ ИНФОРМАТИКА – 2014

информации в системах мониторинга приводит не только к увеличению времени формирования описаний паводковых ситуаций, но и повышает риски принятия ошибочных решений. Решение проблемы прогноза паводкоопасных ситуаций, например, только с использованием нейросетевых моделей оказывается неполным и недостаточным.

Повышение оперативности формирования описаний паводкоопасных ситуаций в многоагентых СППР может быть достигнуто на основе реализации информационной модели управления составом активных систем в условиях различной компетентности агентов и наличия ограничений на их ресурсы. Такое управление, позволяющее в том числе пополнять данные о паводкоопасной ситуации, обеспечивает согласование действий агентов СППР в реальном масштабе времени.

Струков Д.Р., Горохов В.Л.

Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет МЕТОДЫ И СИСТЕМА ПРОСТРАНСТВЕННОГО АНАЛИЗА И ВИЗУАЛИЗАЦИИ В

МЕДИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ И ИХ РЕАЛИЗАЦИЯ В СИСТЕМАХ МОНИТОРИНГА

Вдокладе кратко описывается:

разработка когнитивных методов и алгоритмов получения пространственно-временной

картины распределения характеристик популяций, факторов на основе геоинформационных технологий (ГИС) и баз данных (БД) с целью достоверного изучения и последующей профилактики и лечения заболеваний человека, проживающего на определенной городской территории.

разработка робастных и когнитивных методов и алгоритмов пространственно-временного анализа характеристик здоровья населения, факторов загрязнения окружающей среды и получение экспериментальных результатов по выявлению пространств с наличием причинно-следственных связей для определения применимости геостатистических методов в системах медико-экологического мониторинга в пределах крупного мегаполиса на примере Санкт-Петербурга.

создание Системы МЭМОС Медико-экологического мониторинга окружающей среды (МЭМОС) с интерфейсами (подсистемами отображения) для лиц, принимающих управленческие решения (ЛПР) в здравоохранении, санитарно-эпидемиологических службах и социальной сфере и области охраны окружающей среды и апробация в системе здравоохранения системы МЭ мониторинга.

Фурина В.Н., Горохов В.Л., Бузников А.А.

Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗЕЛЕНЫХ НАСАЖДЕНИЙ В ТУРБОЭКОСИСТЕМАХ

Анализируются эколого-биологические особенности видов по степени толерантности к стрессовых факторам урбосреды. Предлагается использовать методы дистанционного зондирования для выявления толерантности видов зеленых насаждений к загрязнениям в солитебных зонах. Предлагается использовать современные методы робастной статистики для надежного выявления эколого-биологические особенности видов. Излагаются результаты экспериментальных исследований, характеризующие эффективность зеленых насаждений скверов в снижении загрязнений и пылеветровых воздействий. Выявлены планировочные закономерности формирования эффективных приемов средозащитного озеленения.

Цыганкова И.А.

Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации РАН РАСПОЗНАВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕНЕТИЧЕСКИХ АЛГОРИТМОВ

Предлагается метод классификации (распознавания) биологических объектов, основанный на эволюционном подходе к решению экстремальной задачи функции многих переменных. Метод ориентирован на обработку многомерных массивов информации, особенностями которой являются высокая размерность пространства признаков и малый объем выборки объектов. Метод базируется на использовании принципа ранжирования объектов в многомерном пространстве относительно некоторого базового элемента, поиск которого осуществляется с помощью модифицированного генетического алгоритма. Метод реализует двойное ранжирование объектов относительно базового элемента: упорядочение объектов по классам и упорядочение объектов по возрастанию расстояния от базового элемента внутри классов. Принадлежность нового объекта к одному из классов определяется его рангом в упорядоченном ряду объектов обучающей выборки. Предлагаемый метод классификации не требует проводить снижение размерности пространства признаков, что позволяет

http://spoisu.ru

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЭКОЛОГИИ	433

исключить потерю значимой информации и учесть слабые связи в рассматриваемых информационных массивах. Метод обеспечивает построение иерархического класса алгоритмов, моделирующих получение решающей классификационной процедуры, используя различные типы представления базового элемента в многомерном пространстве и различные варианты упорядочения классов в формируемой последовательности объектов, и изначально ориентирован на использование параллельных вычислений. Следует отметить, что метод не требует выполнения гипотез компактности, и может также работать с пересекающимися классами объектов.

Шилин Б.В.

Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН ПОЛЕВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВИДЕОСПЕКТРОМЕТРА ВЫСОКОГО СПЕКТРАЛЬНОГО И

ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО РАЗРЕШЕНИЯ НА ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ

При полевых исследованиях видеоспектрометр с ориентированной вертикально входной щелью устанавливается на специальную платформу, созданную на базе киноустановки. Возможность вращения платформы в вертикальной и горизонтальной плоскостях позволяет проводить панорамную видеоспектральную съёмку любой фоноцелевой обстановки, в том числе и горизонтальной поверхности, при размещении установки на какомлибо возвышении. При этом в пределах панорамы может быть размещено любое количество объектов, спектральные характеристики которых представляют фундаментальный или практический интерес, а также различные спектральные эталоны. Особое экологическое значение это имеет для растительных сообществ, для которых могут быть зафиксированы малые изменения спектральных характеристик на ранних стадиях антропогенного воздействия и проведено сопоставление для большого количества объектов в реальном масштабе времени.

При полевых работах искусственный стресс травяной растительности был создан загрязнением почвы на тестовых площадках различными химикатами.

После съёмки и обработки данных были получены серии монохромных изображений и спектры отражения и вычислены коэффициенты спектральной яркости (КСЯ) тест-объектов видеоспектральной панорамы.

Расчёт кривых коэффициентов спектральной яркости тестовых площадок с различными уровнями загрязнения выявил для медного купороса для трёх площадок с различным уровнем загрязнения примерно одинаковое небольшое повышение коэффициента спектральной яркости в ближней ИК-зоне (ИК-плато).

Для хлористого натрия для трёх площадок с его различным содержанием наблюдается сохранение положения ИК-плато и отчётливое значимое понижение значений КСЯ в зелёно-красной зоне 550-670 нм.

Таким образом, можно уверенно констатировать на третий день после загрязнения почвы наличие реакции травяной растительности в виде изменений КСЯ на всех тестовых площадках. Выявлена ещё одна важная закономерность – изменения спектральных характеристик сохранились, хотя и в меньших значениях, через месяц.

Полученный значительный по объёму экспериментальный материал пока не позволяет сделать вывод, что спектральные характеристики растительности помимо уверенного обнаружения загрязнения почвы могут дать информацию об уровнях загрязнения – здесь необходимы дополнительные исследования на тестовых участках и определение содержаний элементовзагрязнителей в растениях-индикаторах.

http://spoisu.ru

434	РЕГИОНАЛЬНАЯ ИНФОРМАТИКА – 2014

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ МОРСКОЙ ТЕХНИКИ И МОРСКОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ

Агунов М.В.

Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный морской технический университет АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ЕДИНОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

ОБЪЕКТОВ МОРСКОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ

Повышение интенсивности, увеличение энергоемкости, автоматизация производственных циклов объектов морской инфраструктуры привели к росту негативного влияния различных антропогенных факторов на окружающую среду.

Агрессивность антропогенных факторов, как факторов дискомфорта, проявляется в увеличении риска заболеваний: сенсорной и информационной перегрузки, стресс факторов, расстройства центральной нервной и сердечнососудистой систем и др. Так, например, негативный характер воздействия только превышения нормируемых значений шума на 15-30 дБ на частотах 4-8 Гц или на 12-20 дБ на частотах 10-20 Гц в сочетании с большими физическими нагрузками приводит к снижению метаболической активности клеток миокарда, к увеличению скрытого времени рефлекторных реакций и к другим отклонениям в состоянии здоровья. Даже кратковременное воздействие инфразвуковых вибраций на частотах 4,6 и 16 Гц могут вызвать увеличение скрытого периода рефлекторных реакций, рост давления в теменной области, а также заторможенное состояние. Не меньшую опасность для человека составляет и электромагнитное загрязнение. Негативное влияние различных антропогенных факторов на здоровье населения распределяется следующим образом: вибрация – 29%; пыль – 23%; химическое загрязнение – 20%; физические перенапряжения – 11%; шум – 7%; прочие – 10%.

Предлагаемая в докладе система единичного экологического мониторинга, направленная на исследование процессов, связанных с упомянутым выше загрязнением окружающей среды, существенно исключает субъективный подход и всякого рода личностные взаимоотношения при разработке критериев и нормативных требований к качеству производственных циклов объектов морской инфраструктуры.

Структурными звеньями системы единого экологического мониторинга являются: измерительная система, информационная система, система моделирования и оптимизации объектов морской инфраструктуры, система восстановления и прогноза полей экологических и метеорологических факторов, система принятия решений и оценки риска.

Измерительный комплекс использует точечные и интегральные методы измерений с помощью аппаратуры, располагающейся как стационарно (стационарные посты наблюдения), так и мобильно (передвижные лаборатории). Такие возможности системы в значительной степени облегчают задачу диагностирования (мониторинга) отдельных узлов, систем и агрегатов с целью недопущения развития аварийных ситуаций или ухудшения экологической обстановки.

Наличие адекватного представления о состоянии среды жизнедеятельности человека с учетом общественного мнения и социальных настроений позволяет принимать своевременные управляющие воздействия, направленные на сохранение экологического равновесия в окружающей среде, с учетом реакции общества на тот или иной процесс, нарушающий это равновесие.

Алексеев А.В.

Россия, Санкт-Петербург, Институт автоматизации процессов борьбы за живучесть корабля, судна» МЕТОДОЛОГИЯ СИНТЕЗА СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ АВТОМАТИЗАЦИИ

ПРОЦЕССОВ БОРЬБЫ ЗА ЖИВУЧЕСТЬ СУДОВ ПОВЫШЕННОГО РИСКА

Вряду современных проблем информационных технологий (ИТ) объектов морской техники

иобъектов морской инфраструктуры (ОМТИ), включая проблемы систем автоматики и измерений, комплекса технологий судового машиностроения, особое место занимает блок вопросов и проблем, связанных с автоматизацией процессов (АП) борьбы за живучесть корабля, судна (БЖКС), других критических объектов морской техники, и, особенно, судов повышенного риска

(СПР).

http://spoisu.ru

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ МОРСКОЙ ТЕХНИКИ И МОРСКОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ 435

Предложенные в ряде последних работ модели БЖКС при соответствующем информационно-аналитическом обеспечении и поддержке принятия управленческих решений судоводителя позволяют с единых системных позиций оценивать количественно состояние живучести СПР, наблюдать с использованием комплексов мониторинга и прогнозирования динамику основных характеристик и свойств судов, соответствующих рисков, обосновывать пути эффективного управления БЖКС.

При этом реализация названных возможностей в сочетании с информационно «комфортными» условиями обоснования и принятия управленческих решений при визуализации данных и наблюдении за обстановкой позволяет экипажу эффективно и менее аварийно эксплуатировать современные СПР с их структурно-функционально и технологически сложными техническими средствами.

Одним из методологических путей решения актуальнейшей сегодня «проблемы управления сложностью» при синтезе системотехнических решений АП БЖКС на основе ряда проведенных НИОКР признано считать реализацию современных возможностей ИТ в части информационноаналитической и интеллектуальной поддержки (ИП) лиц, обосновывающих (ЛОР), принимающих (ЛПР) и исполняющих решения (ЛИР) при проектировании и эксплуатации СПР, включая:

количественную оценку, анализ, синтез и оптимизацию качества и ожидаемой эффективности известных сегодня (число которых превышает 270) в разных областях науки и техники решений по ИП ЛПР (ЛОР и ЛИР). Их квалиметрическое ранжирование и сертификацию с целью выявления наиболее результативных и конкурентно способных, в т.ч. для использования в качестве типовых СТР;

формирование и актуализацию открытых баз данных и знаний (БДЗ) в области АП БЖКС на основе создания профессиональных партнерств, квалификационных обществ и ассоциаций;

обоснование и оптимизацию применительно к типовым классам кораблей и СПР требований по составу и структуре вывода данных на монитор командира пл, корабля, судна (вариантов видеокадра) в обеспечение его ИП при решение как типовых функциональных задач (штатных условий) и соответствующего обеспечения безопасности эксплуатации (БЭ), локализации аварий и аварийных ситуаций (ЛА), борьбы за живучесть, так и при нештатных ситуациях с формированием, актуализацией и использованием представляемой в процессе эксплуатации БДЗ по сценариям БЭ, ЛА и БЖКС, включая результаты расследования реальных аварийных и чрезвычайных ситуаций (АС и ЧС);

отработку, оптимизацию и согласование с Заказчиком алгоритмов действий ЛОР, ЛПР и ЛИР для включенных в БДЗ типовых сценариев. Количественное обоснование требований по БЭ, ЛА и БЖКС к НИОКР для ОМТИ новых проектов, их верификацию и валидацию при реализации проектов;

разработку, теоретико-информационное обоснование, верификацию и оценку валидности моделей живучести СПР в зависимости от групповых (ГПК), частных (ЧПК) и сводного (СПК) показателей качества, отражающих основные свойства и, непосредственно, достижение целей БЖКС ОМТИ;

использование подобных моделей при проведении квалиметрической сертификации (с подтверждением впервые в практике уровня СПК, ГПК) и оценке конкурентноспособности технических и технологических решений по обеспечению БЭ, ЛА и БЖКС, а также непосредственно при оптимизации вариантов проектных (ЛОР, ЛИР) и управленческих (ЛПР) решений при проектировании ОМТИ;

оптимизацию алгоритмов комплексного мониторинга ЧПК, ГПК и СПК, их использование

впроцессе информационно-аналитической и интеллектуальной поддержки принятия и оптимизации проектных и управленческих решений. Как показывает анализ практик решения данной проблемы, это позволяет эффективно прогнозировать и предотвращать АС с упреждением до 30 минут и более;

практическую реализацию в системах ИП БЖКС парадигмы «информационной прозрачности» и «психофизиологической комфортности» ЛОР и ЛПР. В том числе за счет первоочередного представления при мониторинге обстановки по БЭ, ЛА и БЖКС данных системного уровня и в бинарной форме, включая комплекс СПК и ГПК, а также регистрации в реальном масштабе времени принимаемых решений, включая данные ИП судоводителя береговыми центрами экстренного реагирования.

Представленная методология и так называемая ранговая инфрормационная технология создания сложных эрготехнических систем (РИТС), развиваемые в комплексе работ Концерна «НПО «Аврора» в рамках НИОКР факультета КЭиА СПбГМТУ, подтвердили свою перспективность, в том числе при обсуждении на Первой научно-практической конференции «АПБЖ-2012», на специализированных семинарах и мастер-классе в 2013-2014 г.г. по обобщению лучших практик решения проблемы БЖКС, проводимых НП «ИАП БЖКС», на Второй Всероссийской межотраслевой НПК «АПМЭ-2014».

http://spoisu.ru

436	РЕГИОНАЛЬНАЯ ИНФОРМАТИКА – 2014

Алексеев А.В., Антипов В.В., Бобрович В.Ю., Смольников А.В.

Россия, Санкт-Петербург, ОАО «Концерн «НПО «Аврора», Институт автоматизации процессов борьбы за живучесть корабля, судна ПРАКТИКА РАНГОВОЙ ПАРТНЕРСКОЙ СЕРТИФИКАЦИИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Вусловиях реализации мер по переходу России к устойчивому социально-экономическому развитию создаваемые сложные эрготехнические (человеко-машинные) комплексы и системы (ЭТС) для объектов морской техники и морской инфраструктуры (ОМТИ) должны быть, прежде всего, конкурентоспособными. Важнейшая особенность современного этапа развития систем управления, вызванная бурным ростом информационных технологий, состоит в том, что сегодня всё большее значение приобретает адекватный учёт факторов их сложности и информационно-технической насыщенности. Особенно ярко это проявляется в отношении ОМТИ повышенного риска, включая ядерные суда, супертанкеры, химовозы, стационарные ледостойкие морские платформы и др.

Анализ тенденций и проблем развития систем оценки, сертификации и обеспечения качества современных автоматизированных систем (АС) ОМТИ и, в целом, сложных эрготехнических систем (ЭТС) показывает, что никакие эпизодические и системно разрозненные мероприятия не могут обеспечить устойчивое улучшение качества современных ЭТС, а тем более высокий (требуемый, прогнозируемый) уровень конкурентноспособности ОМТИ.

Вэтих условиях именно конкурентоспособность АС ОМТИ, как возможность превзойти конкурентов в заданных условиях, сегодня с учетом национальных интересов по обеспечению технологической независимости от мировых лидеров, следует рассматривать как важнейший системный критерий, системообразующий фактор, саморегулирующий механизм и соответствующий «рычаг» управления качеством АС ОМТИ, а также как один из сильнейших маркетинговых аргументов.

При этом, все большее значение и актуальность приобретает переход к новой ранговой (квалиметрической) концепции оценки, сертификации качества современных сложных ЭТС и аттестации ОМТИ (концепции РСА). В её основе лежит количественное измерение и ранжирование качества ОМТИ, как основной их системной характеристики. Практическое решение проблемы повышения качества создаваемых АС ОМТИ и их технологического развития на основе реализации концепции РСА в контексте парадигмы конкурентноспособности, по нашему мнению, становится одним из наиболее доступных, реальных и системно целесообразных путей обеспечения конкурентной способности современных АС ОМТИ, минимизации потребительского риска при их использовании и развитии.

Вдокладе рассматриваются тенденции развития систем оценки, сертификации современных АС и предложено наряду с подтверждением реализации заданных требований в процессе сертификации средств и аттестации ОМТИ производить количественную оценку качества и её ранжирование с предоставлением разработчику соответствующих подтверждающих документов о достигнутом уровне качества. В том числе по отношению к международному, национальному и корпоративному уровням.

Для реализации концепции РСА в рамках Некоммерческого партнерства «Институт автоматизации процессов борьбы за живучесть корабля, судна» в 2013 – 2014 г. г. были разработаны

иапробированы, прежде всего, программные комплексы квалиметрической оценки технологических решений (ТР) «МКО» (для обеспечения независимой работы экспертов) и автоматической системы принятия решений при экспертном оценивании ТР «АСПР ЭО» (для автоматической подготовки проектов решений экспертного совета). С их использованием в рамках специального конкурса была выполнена квалиметрическая оценка семи альтернативных технологических решений. По трем из них на открытом заседании экспертного совета 17.04.2014 г. в Государственном университете морского и речного флота имени адмирала С.О.Макарова было принято решение о выдаче сертификатов качества.

Анализ накопленного опыта показал, что именно полная автоматизация процедур обработки результатов анонимного и безличного экспертного оценивания при коллегиальности принятия экспертным советом решения о сертификации АС и аттестации ОМТИ позволяет:

с одной стороны, принципиально упростить процедуру принятия решений (только по времени сократить цикл прохождения заявки на сертификацию с 6 и более месяцев до 10-12 и менее дней), в том числе при использовании web-технологий;

с другой стороны, практически полностью исключить при реализации концепции РСА негативное влияние человеческого фактора и других субъективных факторов.

Всравнении с действующей системой сертификации соответствия предложенная система сертификации качества АС обеспечивает, прежде всего, прогрессивное саморазвитие системы партнерской ранговой сертификации за счет обеспечения условий равной конкуренции для участников, ориентированной на квалиметрическую оценку качества и ранжирование технологических преимуществ.

http://spoisu.ru

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ МОРСКОЙ ТЕХНИКИ И МОРСКОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ 437

Алексеев А.В., Ливанов И.В., Мусатенко Р.И.

Россия, Санкт-Петербург, Институт автоматизации процессов борьбы за живучесть корабля, судна»

ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СИСТЕМ ПОДДЕРЖКИ РЕШЕНИЙ И УПРАВЛЕНИЯ, ИНВАРИАНТНАЯ К СПЕЦИФИКЕ ЗАДАЧ ОБЪЕКТОВ МОРСКОЙ ТЕХНИКИ И ИНФРАСТРУКТУРЫ

Среди проблем автоматизации процессов управления объектами морской техники и морской инфраструктуры (ОМТИ) к наиболее сложным, специфическим и критическим задачам в условиях широкомасштабного внедрения информационных технологий, наращивания и усложнения задач управления сегодня относится задача методологического обоснования, проектной оптимизации и эффективной реализации систем информационной поддержки принятия решений судоводителя (СИП). Причем, разрабатываемые и активно осваиваемые сегодня различные варианты архитектуры

итехнологии СИП, тем не менее, далеко не всегда позволяют принципиально упростить за счет автоматизации процессы и повысить качество управления ОМТИ в целом. При этом концептуально сформировать «комфортную» обстановку синтеза и оптимизации процессов поиска и принятия проектных (для лиц (ЛОР), обосновывающих решения) и управленческих (для лиц (ЛПР), принимающих решения) препятствуют целый ряд объективных и субъективных факторов.

Среди них, прежде всего, называются: быстротечность, неопределённость и уникальность процессов развития угрожаемых, аварийных и критических ситуаций; информационный дефицит объективных данных для эффективной локализации в пространстве и времени ситуации и достоверной оценки обстановки; многообразие и низкая контрастность классификационных и идентификационных признаков, а также большое число вариантов развития обстановки (ветвей в «дереве событий»); сложность формирования однозначных рекомендаций, их типизации в руководящих документах по локализации аварий (ЛА) и борьбе за живучесть (БЖ) ОМТИ. Как следствие, большое число требований к персоналу в нормативно-методической и организационнораспорядительной документации по ЛА и БЖ; большая сложность подготовки, переподготовки и оценки компетенций персонала ОМТИ при этом, широкая номенклатура ОМТИ и соответствующая специфика для каждого из объектов.

Вэтих условиях, естественно, главной (объективной организационно) проблемой обеспечения безопасности мореплавания, как показывает многочисленная практика анализа аварий на море, продолжает оставаться негативное влияние субъективных (человеческих) факторов ЛОР и ЛПР, усугубляемое экстремальностью условий развития АС и ЧС.

«Магистральным» системным решением проблемы эффективного обеспечения безопасности эксплуатации (ОБЭ), ЛА и БЖ ОМТИ, как показывает опыт проводимых исследований, следует считать качественное повышение эффективности и оптимизацию технологий создания и внедрения СИП, в том числе в направление совершенствования их концептуальных, системотехнических и технологических решений. А также в части расширения контура автоматически решаемых задач и минимизации тем самым числа задач, возлагаемых на ЛОР и ЛПР. Оба эти направления могут быть «эффективно интегрированы» при формировании повышенного уровня требований к СИП в части интеграции:

1.Задачи (обеспечения системной целостности) информационной, информационноаналитической и интеллектуальной поддержки «связки» ЛОР – ЛПР при концептуальном «снижении информационной нагрузки» на них (минимизации информационной избыточности представляемых ЛОР и ЛПР данных при одновременном повышении их достоверности).

2.Задачи когнитивного формирования и актуализации базы данных и знаний по ОБЭ, ЛА и БЖ.

3.Задачи комплексного автоматического мониторинга событий, их автоматического когнитивного анализа и синтеза вариантов проектов управленческих решений (ПУР) по системным критериям.

4.Задачи мониторинга событий принятия решений в единстве с процессами их автоматической регистрации, включая возможность ретроспективного контроля их своевременности, эффективности.

5.Задачи автоматического доведения до постов управления и исполнения (квитирования), подтверждения их реализации с контролем степени локализации АС и восстановления качества ОБЭ.

Разработанная технология и её реализация в варианте технологического и макетного действующего образца системы поддержки решений и управления (СПРУ) ОМТИ трёх классов подтвердили возможность результативной реализации автоматизируемых процессов и, самое главное, синтезировать типовую (универсальную) архитектуру, алгоритм функционирования и программный комплекс в целом, инвариантные к специфике решаемых задач. Последнее стало возможным, как следствие системотехнической интеграции задач управления в едином контуре управления, включающем сбор данных (при числе датчиков (источников информации) более 2000, что характерно для современных ОМТИ), их анализ и синтез ПУР в сочетании с мониторингом оценки

иконтроля обстановки по специально разработанной системе критериев. В состав её вошел комплекс агрегированных частных, групповых и сводный показатель качества ОМТИ, который, как показывает практика, может с достаточной степенью адекватности учитывать специфику решаемых задач

http://spoisu.ru

438	РЕГИОНАЛЬНАЯ ИНФОРМАТИКА – 2014

соответствующим классом ОМТИ при условии соответствующего шкалирования показателей качества его функционирования.

Другим важным применением предлагаемой технологии СПРУ, как показал опыт, следует считать возможность её результативного использования при квалиметрическом анализе различных проектных решений, образцов техники и ОМТИ в целом, их ранжировании, возможности объективной сертификации по уровню достигаемого качества и соответствующей оценке их конкурентной способности, в том числе в сравнении с достигнутым национальным, корпоративным и международным уровнями. Эта возможность в настоящее время является особенно востребованной.

Алексеев А.В., Ливанов И.В., Тюрин И.С., Потехин В.С.

Россия, Санкт-Петербург, Институт автоматизации процессов борьбы за живучесть корабля, судна, НИИ (оперативно-стратегических исследований строительства ВМФ) ВУНЦ ВМФ «Военно-морская академия» ПЕРСПЕКТИВНЫЙАЛГОРИТМИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОЙИИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ

ПОДДЕРЖКИ РЕШЕНИЙ АДМИНИСТРАТОРА ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОМТИ

Среди методов и современных алгоритмов обеспечения информационной безопасности (ИБ) объектов информатизации, в первую очередь, объектов повышенного риска, включая объекты морской техники и морской инфраструктуры (ОМТИ), по целому ряду причин практически не уделяется внимание проблеме, а тем более практическим методам и алгоритмам информационной поддержки управленческих решений (ИПР) администраторов ИБ, их квалиметрическому сравнению.

Вместе с тем, многообразие вариантов информационной обстановки, критических ситуаций и специфик информационных инцидентов, быстротечность информационных процессов, широкий спектр вариантов информационных взаимодействий и противоборств, соответствующие угрозы, риски и потенциальные ущербы эту задачу выдвигают практически на первый план. Причем, отсутствие конкретных нормативно-методических рекомендаций и систематизации лучших практик эффективного управления современными сложными организационно-техническими комплексами ИБ только усугубляют эту важную и весьма сложную практическую проблему.

Среди задач, требующих при этом первоочередного решения, следует выделить: структурирование информационных потоков по уровням требуемой защищенности и принадлежности к соответствующим корпоративным группам пользователей и конкретным должностным лицам (к сожалению, организационно-распорядительными документами это далеко не всегда регламентируется, что соответственно, порождает неопределенность, а, следовательно, избыточность и ресурсную нерациональность); уточнение (актуализацию, а в ряде практических случаев систематизацию и, даже, реформирование) данных по системе критериев оценивания и оптимизации качества обеспечения ИБ объекта информатизации типа ОМТИ; математически строгое формирование модели функционирования и оценки качества системы ИБ ОМТИ для последующего квалиметрического анализа и синтеза вариантов проектных (анализируемых) и управленческих (принятых) решений (ПУР).

Непосредственно разработку алгоритма поддержки ПУР администратора ИБ по результатам выполненных научно-исследовательских и опытно-конструкторских проработок предлагается проводить в три этапа с соответствующим формированием алгоритмических кластеров (сегментов, комплексов): информационной, аналитической и интеллектуальной поддержки администратора ИБ ОМТИ. Как результат, это позволяет сформировать соответственно: комплекс алгоритмов формирования и актуализации базы данных и знаний (БДЗ); комплекс алгоритмов формирования аналитических вариантных оценок с их ранжированием по достигаемому уровню качества ИБ ОМТИ (КОК); комплекс алгоритмов аудио-визуальной и интеллектуальной поддержки ПУР (мониторинга обстановки и вариантов ПУР (МОР) с их квалиметрическим ранжированием), а также регистрации принятых решений и мониторинга их реализации с «обратным контролем» по данным обстановки

(МРР).

Среди преимуществ предложенного подхода к синтезу комплексного алгоритма ИПР администратора ИБ ОМТИ, как показали результаты сравнительного анализа аналогичных технологических решений (май 2014 г.) в Центре партнерской ранговой сертификации (ЦПРС) Института автоматизации процессов борьбы за живучесть корабля, судна (ИАП БЖКС), следует отметить:

1.«Системно замкнутое (сквозное)» и когнитивное решение задачи ИПР (от алгоритма формирования и актуализации БДЗ до алгоритмов КОК, МОР и МРР).

2.Оперативность контроля качества ИБ ОМТИ и эффективности управления им при минимальной длительности цикла управления порядка 2 минут.

3.Робастность алгоритмов ИПР для условий динамического изменения обстановки при мониторинге контроля качества и эффективности управления ИБ администратором по пяти уровням:

«Выполнение требований» (регламентов по ИБ), что соответствует штатной обстановке с заданным уровнем качества при возможном его снижении, не ниже, чем, например, до уровня 80%;

http://spoisu.ru

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ МОРСКОЙ ТЕХНИКИ И МОРСКОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ 439

«Угроза ИБ» (невыполнения требований регламентов по ИБ) при заданном «запасе» на упреждение порядка 10%, т.е. с сигнализацией угрозы при уровне качества ниже 88%;

«Невыполнение требований» (регламентов по ИБ), т.е. при уровне качества ИБ ниже 80%;

«Угроза потери управления» (по обеспечению требований регламентов ИБ) при заданном «запасе» на упреждение порядка 10% относительно задаваемого уровня недопустимого уровня качества обеспечения ИБ, например, 50% (т.е. с сигнализацией угрозы при уровне ниже 55%);

«Потеря управления ИБ», т.е. при уровне качества ИБ ниже 50%.

Кроме того, важной технологической особенностью предлагаемого комплексного алгоритма ИПР является, как показал накопленный опыт его реализации для ряда функциональных задач, инвариантность подхода и реализующих его технологических решений (программных оболочек) к специфике решаемых задач ИПР, а также структурная и функционально-информационная безизбыточность (малоизбыточность) и системная оптимизация. Именно это преимущество позволило реализовать с участием авторов типовое проектное и программно-алгоритмическое решение Системы поддержки решений и управления (СПРУ) с возможностью его адаптации (модификации без изменения базового программного комплекса) для ряда однородных (модификации – СПРУ-ОБЭ, -ЛА,-БЖ, -ИБ и других) и неоднородных (модификации – СПРУ-ГЭБ, -Ф, - К, -Р, -ГД и других) задач.

Алексеев А.В., Мусатенко Р.И., Михальчук А.В.

Россия, Санкт-Петербург, Институт автоматизации процессов борьбы за живучесть корабля, судна, Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова, ГШ ВМФ МЕТОДИКА ОЦЕНКИ КОМПЕТЕНЦИЙ ПРИ ПОДГОТОВКЕ И ПЕРЕПОДГОТОВКЕ КАДРОВ ВМФ

Подготовка и переподготовка кадров ВМФ в свете требований государственных образовательных стандартов по широкому спектру специализаций предусматривает объективную оценку компетенций обучаемых на всех образовательных этапах и, особенно, в процессе представления ими выпускных квалификационных работ или других видов отчетности. Вместе с тем, эти процессы традиционно сопряжены с различным по силе влиянием субъективных факторов (как позитивных, так и негативных) при аттестации компетенций обучаемых. Это, естественно, с одной стороны, снижает мотивацию обучаемых, а, с другой стороны, снижает в целом качество их подготовки и эффективность целевого использования кадров в целом.

Для совершенствования системы оценки компетенций обучаемых в системе среднего образования уже длительное время и не без соответствующих проблем внедряется технология проведения Единого Государственного Экзамена. При этом, позитивные результаты реализации этой государственной концепции повышения качества образования при меньшей масштабности в условиях отдельных учебных заведений системы высшего образования могут быть несомненно куда более значимыми, так как позволят, с одной стороны, обеспечить большую «информационную прозрачность» реализации единых требований Государственных Образовательных Стандартов, а, с другой стороны, существенно снизить влияние субъективных факторов при подготовке и переподготовке кадров ВМФ и эффективной реализации их компетенций.

Особую актуальность данной проблемы в условиях практически реорганизованной системы военного образования (создание многоуровневой системы в ВУНЦ ВМФ «ВМА», предусматривающей подготовку специалистов от магистерского уровня до курсовой подготовки, новые требования и задачи учебных центров объединений и соединений флотов, разрабатываемая «Концепция развития системы учебно-тренировочных средств ВМФ до 2020 года» и т.д.). Развитие систем документооборота, защищенных компьютерных сетей на базе современных технологий практически во всех образовательных учреждениях, деканатах, учебных отделах и др. органах, решающих задачи планирования, учета и контроля выполнения учебных планов и программ позволяют эффективно и с большой степенью объективности оценивать знания и компетенции обучаемых и вырабатывать рекомендации кадровым органам и руководству по дальнейшему использованию прошедшего подготовку специалиста в соответствии с его способностями, индивидуальными психологическими качествами, уровнем готовности исполнять конкретную работу на конкретной должности. Предлагаемая система оценки, исключающая субъективный подход и личностные взаимоотношения, при разработке критериев и нормативных требований к качеству обучения, кроме того, позволяет четко определить рейтинг (ранг) обучаемого, оценить его место в составе учебной группы, существенно поднять мотивацию обучаемых на освоение учебного материала, получение дополнительных знаний, участие в работе научных обществ, конференций, семинаров и других.

Одним из конструктивных путей реализации названных возможностей авторы видят и предлагают использовать накопленный опыт и технологию так называемой системы ранговой партнерской сертификации (СПРС) в области комплексной оценки качества сложных эрготехнических систем (ЭТС). Включая классы корабельных центральных координирующих систем управления (ЦКСУ), систем автоматизированной информационно-аналитической и интеллектуальной поддержки

http://spoisu.ru