В режимах работы с растровыми и отличными от ЭНК векторными картами такие НИС приравниваются к ЭКС. Это требует наряду с выполняемой системой электронной прокладкой обязательного ведения графического учета движения судна на откорректированных бумажных картах.

Следует отметить, что ряд из используемых в настоящее время видов электронных карт по формату и принципам отображения на экране значительно отличаются от ЭНК. Кроме того, НИС должны предоставлять возможность образовывать изображение на экране по данным двух или нескольких карт, как в одинаковых, так и в разных форматах (так называемое «бесшовное отображение»). Оно необходимо, чтобы обеспечивать непрерывное представление обстановки в местах перехода от одних карт к другим. Поэтому реализация в ЭКДИС/ЭКС возможности работы со многими видами ЭК существенно усложняет программное обеспечение системы.

Требуется, чтобы в ЭКДИС/ЭКС системах коллекции карт разных видов не смешивались с ЭНК. С этой целью карты для ЭКДИС и карты других видов должны храниться в разных частях памяти.

Файлы карт для ЭКДИС помещаются в так называемую ENC-базу данных. В ней не должно быть информации о других видах карт.

Коллекции отличных от ЭНК карт также рекомендуется хранить в разных местах памяти. Например, коллекцию карт фирмы «Транзас» –

вТХ-97 базе данных, карты фирмы «С-МАР» – в базе СМ-93, и т.д.

1.4.Назначение НИС с учетом перспективы их развития.

НИС вместе с судоводителем образует эргатическую систему, управляющую движением судна. Навигационно-информационная система помогает вахтенному помощнику оперировать с информацией, необходимой для эффективной проводки судна из пункта отхода в порт назначения, и предоставляет ему результаты обработки в виде, облегчающем судовождение.

В перспективе НИС станет полноценной системой поддержки принятия решений по управлению судном. Такая система должна обеспечивать высокий уровень понимания ситуаций и являться консультантом, который дает обоснованные рекомендации для разрешения возникающих при судовождении проблем и способен автоматически активировать те или иные процедуры обеспечения безопасности в критических ситуациях. Чтобы НИС стала таким средством, требуется, прежде всего, обеспечить ей возможность

27

получения всей информации, необходимой для управления судном. Обобщенно эту информацию можно разделить три части:

•Данные, определяющие цель управления с учетом требований к ее достижению;

•Информация о системе управления;

•Сведения о внешней среде.

Рассматривая условия возможности эффективной поддержки решений судоводителя, необходимо отметить, что навигационноинформационная система только тогда может быть полноценным консультантом, когда она:

–Имеет полную и точную информацию о состоянии системы управления и ее внешней среды;

–Может вырабатывать и получать прогнозы состояния объекта управления и внешней среды на определенное время вперед;

–Отображает информацию в форме, обеспечивающей высокий уровень понимания обстановки судоводителем;

–Учитывает требования к достижению цели управления, включая наставления и руководства для плавания во всех районах перехода;

–Способна на основе вышеназванной информации находить допустимые решения возникающих проблем и выбирать из этих решений эффективные.

Из перечисленных задач наибольшую сложность представляет

последняя. До настоящего времени НИС мало использовалась для выработки решений по управлению судном. В основе этого лежат следующие причины: недостаток у системы информации для формирования эффективных решений, отсутствие для ряда ситуаций методов нахождения этих решений.

В настоящее время созданы условия для получения НИС практически всей, требуемой для судовождения информации, и недалек тот день, когда НИС будут оперировать ей. Подготавливаются к внедрению в НИС и способы для формирования рекомендаций по решению проблем, которые могут появиться в процессе перехода из порта отхода в пункт назначения.

Назовем средства НИС, предназначенные для формирования решений возникающих в процессе перехода задач, системой

консультаций и выработки рекомендаций по целесообразному поведению (СКВР). В судовождении трудность создания СКВР определяется тем, что из-за многообразия ситуаций и многочисленности влияющих на процесс управления судном факторов, для решения ряда задач единственными пока являются

эвристические и приближенные методы, основанные на неформализованных знаниях, накопленных человеком в результате

28

опыта решения сходных проблем. Поэтому СКВР должна включать в свой состав экспертную систему.

Вобщем случае под системой консультаций и выработки рекомендаций по целесообразному поведению понимается пакет программ для компьютера, который оперирует с алгоритмическими сведениями и неформализованными знаниями в определенной предметной области и способен предлагать и объяснять пользователю разумные решения проблем на основе математического моделирования физических процессов и механизма мышления человека применительно к этой области.

ВСКВР входят программы для выработки решений и программы для их объяснений. СКВР должна не только вырабатывать рекомендации по целесообразному поведению, но и обладать способностью объяснить, почему предложено именно такое решение, и доказать его обоснованность. Пользователь должен получить всю информацию, необходимую ему для того, чтобы быть уверенным, что решение принято «не с потолка». Входящая в СКВР подсистема объяснений является программой, которая позволяет оператору получить ответы на вопросы: «Как было найдено то или иное решение?» и «Почему было принято такое решение?».

Одной из основных характеристик СКВР является ее производительность, т.е. скорость получения результата и его достоверность (надежность). СКВР должна за приемлемое время найти решение, которое было бы не хуже, чем то, которое может предложить специалист в этой предметной области. Достоинство СКВР состоит в том, что обычно она вырабатывает решения быстрее специалиста.

Довольно много рекомендаций по судовождению можно получить из существующих наставлений и руководств, представленных в электронном виде, а также на основе алгоритмических данных путем прямых аналитических расчетов или с помощью математического моделирования процессов движения судна для прогнозируемых условий. Здесь можно назвать рекомендации:

–по времени начала поворота в стесненных водах в условиях ветра и течения;

–по нахождению маневра расхождения в относительно простых ситуациях;

–по определению режима движения в штормовых условиях;

–по выбору наивыгоднейшего маршрута через океан (с учетом прогнозов погоды, потерь в скорости хода на волнении, постоянных и переменных течений, расхода топлива);

–и для других случаев.

29

Для некоторых задач рациональные решения НИС может пока получить только эвристическими методами с помощью экспертных систем.

Экспертная система является частью СКВР. Это программа для компьютера, которая оперирует с неформализованными сведениями в определенной предметной области и способна на их основе путем моделирования механизма мышления человека предлагать и объяснять пользователю разумные решения. Неформализованные сведения принято называть просто знаниями.

Экспертная система состоит из базы знаний, механизма логического вывода и подсистемы объяснений. Она отличается от прочих прикладных программ наличием следующих признаков.

Экспертная система моделирует не столько физическую природу

ивзаимосвязи в определенной проблемной области, сколько механизм мышления человека применительно к решению задач в этой области. Это существенно отличает экспертные системы от систем математического моделирования. Естественно, экспертная система не полностью воспроизводит умственную работу специалиста. Но важно, что основное внимание все-таки уделяется моделированию компьютерными средствами методики решения проблем, которая применяется экспертом.

При решении задач в экспертных системах основными являются эвристические и приближенные методы. Эвристика, по существу,

является правилом, представляющим знание, приобретенное человеком в процессе практического опыта решения похожих проблем. Такие методы являются приблизительными в том смысле, что, во-первых, они не требуют исчерпывающей исходной информации, и, во-вторых, существует определенная степень уверенности (или неуверенности) в том, что предлагаемое решение является верным.

Экспертная система помимо выполнения расчетов формирует определенные соображения и выводы, основываясь на тех знаниях,

которыми она располагает. Знания в системе представлены, как правило, на некотором специальном языке и хранятся в ее памяти. Этот компонент экспертной системы принято называть базой знаний. В общем случае, база знаний - это совокупность фактов, зависимостей

иправил, описывающая предметную область и позволяющая отвечать на такие вопросы из этой предметной области, ответы на которые в явном виде не присутствуют в базе.

Для получения рекомендаций, заключений, решений в экспертной системе используется специальный механизм логического вывода.

30

Он представляет собой программу, моделирующую механизм рассуждений и оперирующую знаниями и данными с целью получения новых данных и знаний.

Экспертная система должна обладать способностью объяснить,

почему предложено именно такое решение, и доказать его обоснованность.

В качестве примеров задач, касающихся судовождения, для решения которых нужна экспертная система, можно назвать:

–Расхождение судов в сложных ситуациях и при непосредственной угрозе столкновения;

–Диагностика работы судовых технических средств, важных в навигационном отношении, и управление ими при нарушениях номинального режима функционирования;

–Диагностика неисправностей в технических системах и ошибок в работе программного обеспечения;

–Извлечение информации из зашумленных первичных данных (в РЛС, в гидролокаторе, в фиброоптическом компасе);

–Распознавание критических ситуаций, определение процедур для обеспечения безопасности и их активация.

Суммируя изложенное, следует подчеркнуть — экспертная система содержит знания в определенной предметной области, накопленные в результате практической деятельности человека, и использует их для решения проблем, специфичных для этой области.

На сегодняшний день экспертные системы применяются в промышленности, медицине, финансах, юриспруденции, в других науках и областях человеческой деятельности. И используются они активно, а не от случая к случаю. Многие специалисты и шагу не ступят, чтобы не проконсультироваться у своей экспертной системы.

Появились эти системы и на судах. В качестве примера можно назвать экспертные системы диагностики работы главных двигателей современных судов и интеллектуальные системы новых радаров для выделения полезной информации из первичных радиолокационных данных в условиях интенсивных помех.

Развитие НИС, их возможности получать, хранить и обрабатывать основную требуемую для судовождения информацию создали предпосылки для применения СКВР, в том числе и включающих экспертные системы, для целей управления судном. В первую очередь, задача экспертных систем будет состоять в оказании квалифицированной помощи судоводителям в сложных и в критических ситуациях. Эти системы на основе получаемой информации должны распознавать опасные ситуации, рекомендовать, а в крайних случаях автоматически активировать, процедуры для избежания непосредственной угрозы.

31

Используя возможности СКВР, вахтенный помощник будет получать от системы четкие рекомендации и советы по действиям в сложившейся обстановке, а также пояснения, почему следует выполнить эти действия. В ряде случаев эти рекомендации будут подкрепляться представлением прогнозируемого результата рекомендуемых мероприятий.

Советы и рекомендации в отношении поведения в особых и экстремальных ситуациях могут выдаваться системой по запросу судоводителя, при появлении признаков, указывающих на развитие такой ситуации, при получении по каналам связи предупреждений о возможности ее возникновения.

Следует подчеркнуть, что экспертная система будет лишь помощником судоводителя. Необходимо четко представлять ее ограничения. Эта система способна давать правильные ответы в ситуациях, которые в ней предусмотрены. Но экспертная система не умеет думать. Она может знать очень много в своей области, гораздо больше рядового судоводителя, но при появлении неожиданных, выходящих за пределы ее знаний ситуаций, она становится бессильной, тогда как ум человека может найти правильное решение и в совершенно новых для него обстоятельствах.

32