Научная деятельность

Основные научные направления

• Фундаментальные проблемы и аппаратные средства управления сложными объектами и структурами (Номер приоритетных направления научных исследований в ИПУ РАН 2.3.8.)
• Методы и средства моделирования и проектирования средств и систем управления (раздел 8).
• Модели и методы анализа взаимодействующих процессов в задачах управления сложными объектами (раздел 9).
• Проблемы анализа и синтеза интегрированных человеко-машинных комплексов (Номер приоритетных направлений научных исследований в ИПУ РАН 2.3.10.).
• Интеллектуализированные человеко-машинные системы поддержки принятия решений (раздел 4).
• Алгоритмическое и программное обеспечение интегрированных человеко-машинных комплексов (раздел 5).

• Разработка новых методов нелинейного программирования и теории игр и их применение к анализу транспортных и телекоммуникационных систем.
• Разработка научных основ создания автоматизированных систем планирования в транспортных системах и создание систем поддержки принятия решений с использованием методов оптимизации.
• Разработка методов оценки производительности сложных информационно-вычислительных систем.
• Разработка методических основ и технологии построения сложных программных комплексов, включающих базы знаний.
• Разработка методологии реинжиниринга бизнес-процессов.
• Разработка методики управления проектами.
• Исследование моделей и методов управления знаниями в корпоративных структурах.

В области теории управления в транспортных системах разработаны новые методы нелинейного программирования и теории игр применительно к анализу транспортных и телекоммуникационных сетей.

Найдены проверяемые необходимые и достаточные условия экстремума в новом классе задач с монотонными квазивыпуклыми функциями на полиэдральных множествах, в частности для минимакса конечного числа дробно-линейных функций. Найдены необходимые и достаточные условия точки равновесия (точки Нэша) в классе игр трех лиц с полиэдральными множествами допустимых стратегий игроков и платежными функциями игроков, обладающими свойствами монотонности по векторному аргументу. На основе полученных необходимых и достаточных условий экстремума в рассмотренных задачах нелинейного программирования предложены конечные методы их отыскания.

В области создания систем поддержки принятия решений с использованием методов оптимизации предложен эффективный подход к решению одной из центральных проблем оперативного планирования перевозок, относящихся к классу NP-сложных задач дискретной оптимизации, - проблемы составления графика работы транспортных средств. Полученные научные результаты реализованы в системе ДИГРАФ-ОПТИМ, которая предназначена для составления оптимального графика работы флота и не имеет аналогов в стране, и в системе поддержки принятия решений при оперативном планировании перевозок - ДИГРАФ.

Разработаны методы оценки производительности сложных информационно-вычислительных систем (ИВС). Объектами исследований по этому направлению, проводимым в 1998 - 99 годах были многопроцессорные и многотерминальные вычислительные системы, информационно-вычислительные сети и их компоненты, в том числе, центры коммутации сообщений. Для оценки их производительности применялись аналитические модели в виде замкнутых экспоненциальных сетей массового обслуживания большой размерности, которая выражалась в большом числе заявок и/или количестве узлов.

• сравнительный анализ стратегий доступа к критическим ресурсам (КР) многопроцессорных систем, используемых для синхронизации параллельных процессов. Цель исследований состоит в определении оптимального соотношения фазы ожидания и фазы блокирования для конкретных систем;
• анализ стратегий доступа к распределенной общей памяти в кластерах многопроцессорных иерархических систем. Цель исследования состоит в разработке методов выбора оптимальной функции обратной связи, т.е. периода между последовательными попытками доступа к занятому модулю памяти в зависимости от числа безуспешных попыток;
• оценка производительности ИВС архитектуры «клиент - сервер» со множеством неоднородных клиентов, которые обслуживаются разнообразными серверами. Цель исследований состоит в разработке эффективных методов оценки пропускной способности ИВС, позволяющих определять узкие места ИВС.

• Первое направление ставит своей целью разработку теоретических и методических основ построения программных комплексов, включающих базы знаний. Предложен подход к созданию интеллектуальных систем (систем, основанных на знаниях), позволяющий проводить их разработку по сквозной технологии, начиная от замысла и кончая установкой готовой системы на платформе заказчика. Технологические разработки использованы при реализации экспертных систем для выбора процедур обработки данных сейсморазведки, для проектирования локальных вычислительных сетей, при разработке комплекса систем для планирования горных работ по подземной добыче угля.
• Второе направление исследований обусловлено необходимостью коренного пересмотра стратегии и тактики управления. Мировой опыт показывает, что в таких условиях реинжиниринг и проектно-ориентированный подход к управлению может стать мощным и гибким средством повышения эффективности деятельности организаций. В лаборатории разрабатываются технологии инжиниринга и реорганизации бизнес-процессов, методы управления проектами, включающие методики календарного планирования проектов, прогнозирования необходимых ресурсов и затрат, анализа и корректировки выполнения проекта, создания необходимой информационной и организационной инфраструктуры. Технологии и методики опираются на инструментальные средства, имеющие в своей структуре базы знаний.
• Третье направление является развитием и дополнением второго. Оно направлено на разработку теоретических и прикладных вопросов построения систем управления знаниями в сложных корпоративных структурах.

Основные научные результаты за 1996-2000гг.

Предложен комплекс математических моделей планирования рекламных кампаний товаров и услуг. В частности, комплекс моделей позволяет оценивать эффективность финансовых затрат на проведение кампании и возможность достижения желаемых значений экономических показателей рекламных кампаний.

Найдены необходимые и достаточные условия точки Нэша в классе игр трех лиц с полиэдральными множествами допустимых стратегий игроков и платежными функциями игроков, обладающими свойствами монотонности по векторному аргументу, и предложены конечные методы отыскания точек экстремума и равновесия.

Разработана сетевая модель системы с большим числом процессоров и процессов и множеством разнородных аппаратных и критических ресурсов. Проведенный асимптотический анализ позволил найти систему условий, при выполнении любого из которых стратегия чистого спиннинга является асимптотически оптимальной.

Построена модель многопроцессорной системы, учитывающая особенности стратегий с обратной связью и имеющая вид синхронной сети очередей. Ввиду практической невозможности точного анализа этой модели даже при простейшей стратегии, разработаны приближенные методы оценки критериев эффективности для обобщенной стратегии доступа с обратной связью, на основе которых получены рекомендации по оптимальному выбору параметров стратегий с обратной связью.

На основе описания ИВС архитектуры "клиент-сервер" замкнутой сетью очередей с несколькими классами заявок и асимптотического анализа этой модели разработаны асимптотические приближения для показателей производительности ИВС, непосредственно указывающие на "узкие места" ИВС, сдерживающие ее пропускную способность. Разработка асимптотических приближений для пропускных способностей узлов РИВС архитектуры "клиент-сервер" велась в два этапа: сначала проводился асимптотический анализ производительности РИВС с единственным сервером и множеством неоднородных локальных клиентов, а затем асимптотические приближения были разработаны для мультисерверной РИВС с общим полем внешней памяти, обслуживающей запросы множества неоднородных локальных и удаленных клиентов. Полученные асимптотические приближения имеют простой вид, ведущий к малой ресурсоемкости расчетов, а их погрешность (порядок которой известен) резко снижается с ростом размерности.

Предложена технология создания программных комплексов, в состав которых входят базы знаний (экспертные системы, интегрированные системы). Разработан прототип программно-инструментального комплекса, который реализует фазу проектирования систем, включающих базы знаний.

Разработаны эвристические методы повышения быстродействия работы системы составления оптимального графика работы транспортных средств.

Выполнен анализ принципов и методов управления знаниями применительно к организационным и управляющим системам, включая создание корпоративных порталов знаний. Выполнен анализ и классификация существующих моделей и методов построения корпоративных структур знаний.