МЕЖДУНАРОДНЫЙЖУРНАЛПРИКЛАДНЫХ ИФУНДАМЕНТАЛЬНЫХИССЛЕДОВАНИЙ №10,2016

13 ТЕХНИЧЕСКИЕНАУКИ УДК004.8

ВИЗУАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В СИСТЕМАХ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ

Цветков В.Я.ГОУ Московский технологический университет (МИРЭА), Москва, e-mail: cvj2@mail.ru

Статьяявляетсятеоретическойианалитической.Проведенанализметодовитехнологийвизуальногомоде-лирования,применяемыхвуправленииипринятиирешений.Показано,чтокомплементарностьресурсовповы-шаетэффективностьобработкииуправления.Следовательно,созданиетакогосвойстваявляетсяобязательнымусловиемвинформационныхпроцессах.Выявленыхарактеристики,связанныескомплементарностьюресурсов.Этоинформационноесоответствие,структурноесоответствиеикоммуникационноесоответствие.Введеныно-выедефинициидляпонятий:комплементарность,комплементарныеинформационныересурсы,информацион-ноесоответствие,коммуникационноесоответствие.Показано,чтопротивоположноесвойствонекомплементар-ностьресурсовповышаетрискииснижаетэффективностьуправленияиобработкиинформации.

Ключевые слова: информация, информационные ресурсы, системный анализ, комплементарность информационных ресурсов, информационное соответствие, аддитивная комплементарность, синергетическая комплементарность, коммуникационное соответствие, комплементарные информационные ресурсы, искусственный интеллект, управление, обработка информации

VISUAL SIMULATION IN DECISION SUPPORT SYSTEMTsvetkov V.Ya.

Moscow Technologies University (MIREA), Moscow, e-mail: cvj2@mail.ru

Thearticleisatheoreticalandanalytical.Thearticleanalyzesthenewpropertyanalysiscomplementarityofinformationresources.Complementaryinformationresourcesusedinthemanagementandprocessingofinformation.Thearticlearguesthatthecomplementarityofresourcesimprovestheefficiencyofprocessingandcontrol.Createcomplementarity of information resources is a prerequisite in information processes. The article describes thecharacteristicsof the information related to thecomplementarityof information resources.Thesecharacteristicshave: an information line, structural correspondence and communications line. The article introduces a newdefinitionfor theconcepts:complementarity,complementaryinformationresources,compliance,communicationline.Thearticleshowsthatthepropertyisnottheoppositeofcomplementarityofresourcesincreasestheriskandreducestheefficiencyofmanagementandinformationprocessing.

Keywords: information, information resources, systems analysis, complementary information resources, information matching, complementary additive, synergistic complementarity, communication line, complementary information resources, artificial intelligence, control, information processing

Необходимостьобработкиизображенийбольшогообъемаивбольшомколичестве[1,2]мотивироваларазвитиевизуальногомо-делирования. Технологии визуального мо-делирования отражают принципиальныйпереходотиллюстрирующихизображенийк образам, способствующим решению за-дач и познанию окружающего мира. На-глядность–однаизособенностейвизуаль-ного моделирования, которая позволяютлибосразуувидетьрешение,либополучитьподсказку для его нахождения. Ванализеипринятиирешенийнаглядныемоделиас-социируются с такими зрительными обра-замикак«взгляд»,«точказрения».Наборизнесколькихнаглядныхмоделейспособству-ет коммуникации и передаче знаний[3].Визуальные модели служат эффективнымсредством в качестве информационногоязыка общения между аналитиками, архи-текторамисистем,программистамиифунк-циональнымиспециалистами [3].Визуаль-ныемоделипо аспекту реализацииможноразделитьна статическиеидинамические.Визуальное моделирование существенно

сокращает время разработки. Визуальноемоделированиевводитописаниемоделиру-емойсистемевграфическойформе,котораяявляетсядлячеловекаболеепонятнойиав-томатически переводить это описание накомпьютерныйязык.

Материалы и методы исследованияВкачествематериалаиспользовалисьсуществу-

ющие описания информационных ресурсов и се-мантическое поле понятий в области управленияи обработки информации. Именно в этих областяхкомплементарность ресурсов играет большую рольиспособствуетповышениюэффективностиуправле-нияиобработкиинформации.Некомплементарностьиграетотрицательнуюрольиснижаетэффективностьэтих процессов. Вкачестве методики исследованияприменялсясистемныйанализ,качественныйанализиструктурныйанализ.

Результаты исследования  и их обсуждение

Анализ понятия визуальное моделированиеВ искусственном интеллекте термин

«Визуальное моделирование» трактуется

INTERNATIONAL JOURNAL OF APPLIED AND FUNDAMENTAL RESEARCH №10,2016

14 TECHNICAL SCIENCES как совокупностьметодов и средств пред-ставлениязнанийиработысниминауров-неграфическихобъектовимоделей.

Визуальное моделирование – знаково-образное моделирование, основанное наинформационном взаимодействии [4] об-разныхвизуальныхмоделейсихсеманти-ческой составляющей.Вкачестве примераможно упомянуть визуальное программи-рование,средстваделовойграфики,когни-тивнуюграфику.

С визуальным моделированием свя-зан визуальный анализ. Визуальный ана-лиз–этоанализобразовиразличныхизо-бражений, содержащих пространственныеобъекты.Визуальнаяформапредставленияотличается от текстовой информации зна-чительно большей информационной емко-стью.Этоееновоекачество.

Визуализация и визуальное модели-рование являются одними из важных со-ставляющих современных информацион-ных технологий. Процедуры отображенияинформационных моделей направлены наоптимальное представление исходной ин-формациидлявизуальногоанализаиопера-тивногопринятиярешений.

Особенностью визуального моделиро-вания в системах поддержки принятия ре-шений является то, что визуальная модельимеет связь с информационной ситуацией,вкоторойпринимаетсярешение[5].Основ-ное назначение визуальной модели сжатиеинформациидляпроведениявпервуюоче-редькачественногоанализаивовторуюоче-редь количественного анализа. Визуальныеизменения модели, осуществляемые эври-стическими методами, приводят к анализупринимаемого решения и создают условиядля прогнозирования. По аспекту размер-ности визуальные модели делятся на пло-ские (2D), квазиобъемные (2,5D) и трех-мерные (3D). Особенность (2,5D) моделейсостоитвтом,чтоониявляясьпосуществудвумерными создают иллюзию трехмерно-го изображения. Примером может служитьизображение в любом игровом кино иливидеофильме.Васпектецветарезультатви-зуального моделирования может выделять:контрольпороговыхзначений,цветопереда-чуобъектовицветопередачухарактеристик.

Результатывизуальногомоделированияболее понятны, чем совокупность цифритекста.Ониболееинтерпретируемыису-щественно сокращают время для анализаипринятиярешений.

Особенностью визуального моделиро-вания является возможность повторенияизображенийсцельюпоказадинамикииз-мененияпроцессаиливыявленияразличий.Этоделаетихнезаменимыминструментом

моделирования динамических процессови явлений. Кроме того, при повторениивизуального моделирования в сценарииполучатся знаковая избыточность, котораясоднойстороныповышаетэффективностьиндикационнойфункции,сдругойповыша-етдостоверностьинформациииеелучшуюинтерпретируемость.

Как коммуникация визуальная модельпередает большее количество информациипосравнениюстекстомицифройзакорот-кие промежутки времени. Это определяетих преимущества в оперативном анализеипринятиирешений.

Содержание компонент визуального моделирования

В технологиях принятия решений ви-зуальное моделирование выполняет инди-кационные, знаковые, информационные,позиционные, топологические, конфигура-ционные и коммуникационные функции.Эти функции играют важную роль в про-цессаханализаиуправления.

Индикационная функция визуальногомоделированиязаключаетсявуказаниина-личияданногообъектаилиситуации.Инди-кационная функция является дихотомиче-скойиотвечаетнапростыевопросы:«естьилинет?»,«норма–отклонениеотномы»,«достаточно–недостаточно»итакдалее.

Знаковая функция визуальногомодели-рования заключается в указании значениятого,что заобъектотображаетсявданнойвизуальной модели. Знаковая функция яв-ляется отражением «Герменевтического»принципа. Применительно к анализу илиобучению, данный принцип направлен нато, чтобы исследователь понимал смыслизучаемой визуальной модели («герменев-тика»–это«разъясняю»,«истолковываю»).Знаковая функция отвечает на качествен-ные вопросы: Что за объект или процессобозначаетсяэтимзнаком?Ккакомуклассуотнестиданныйобъектилипроцесс?

Информационная функция отвечает навопрос:какойинформациеймырасполага-емобэтомобъекте?

Позиционная функция визуальногомоде-лированиязаключаетсявуказанииместапро-странства,вкоторомпроходитисследованиеили анализ. Позиционная функция отвечаетнавопрос:Гденаходитсяданныйобъект?

Топологическая функция визуальногомоделированиязаключаетсявуказаниито-пологических(пространственных)отноше-ний,вкоторыхнаходитсяданныйобъектпоотношениюкдругим.Онаотвечаетна во-просы:Чтопересекает и с чем соединяет-сяданныйобъект?Скакимиобъектамионсвязанилинесвязан?

МЕЖДУНАРОДНЫЙЖУРНАЛПРИКЛАДНЫХ ИФУНДАМЕНТАЛЬНЫХИССЛЕДОВАНИЙ №10,2016

15 ТЕХНИЧЕСКИЕНАУКИ Конфигурационная функция визуально-

го моделирования заключается в указанииформы пространственного объекта и егопространственных характеристик: длина,площадь,объем.

Коммуникационная функциявизуально-го моделирования заключается в передачеинформации, знаний (когнитивная графи-ка). Коммуникационная функция отвечаетна вопросы: Вкакой связи находится этотобъектпоотношениюкдругим?Какуюин-формацию передает этот визуальный знакобъектакакносительсообщения?

Сущность различных методов визу-альной обработки состоит в использо-вании визуальных форм отображаемойинформации и работе с компьютернымиизображениями.

Например, надо определить качествен-ное наличие того или иного объекта наместностиилиналичиетойилиинойситу-ации. Визуальное моделирование в опера-тивном режиме дает информациюоб этомна основе индикационной функции. При-меромтакоймоделиявляетсясветофор,ре-гулирующийдвижение.Тольковизуальноемоделирование дает возможность прово-дитьиндикационныйанализ.

Технология и средства визуального моделирования

Технологиявизуальногомоделированиядостаточно проста. Примерная последова-тельностьдействийследующая:

1.Определениецелимоделирования.2.Выбор типов и характеристик визу-

альныхмоделей.3.Подготовкаспискастатическихи/или

динамическихвизуальныхмоделей.4.Заданиепалитрыисистемывидеопе-

редачи.5.Задание параметров представления

ракурсов,окон,масштабовит.п..6.Разработкамеханизмованимации.7.Психофизическаяоценкавосприятия

визуальных моделей потребителем по от-дельнымфрагментамициклам.

8.Подготовкасценариямоделирования.9.Выборинформационнойсреды,вко-

торойбудетреализовановизуальноемоде-лирование.

10.Разработкамеханизмовинтерактивно-говзаимодействияпользователясмоделью.

11.Разработкамеханизмовинформаци-оннойзащиты.

Выделяюттривидапрограммныхсредств,работающихсвизуальнымимоделями:

Кпервомуотносятсяметоды,позволяю-щиеСОЗДАВАТЬисходныемодели.

Во второй вид входят методы, предна-значенные для ОБЪЕДИНЕНИЯ исходных

графических моделей в системы, сценарии,включая,еслинадотекст,звукилианимацию.

Втретийвидвходятметоды,предназна-ченныедляПОКАЗА(визуализации) гото-выхсценариеввизуальногомоделирования.Онивчастности,позволяютосуществлятьимежплатформенныйобмен.

Такимобразом,визуальноемоделирова-ниеявляетсяочереднымшагомвиндустрииинформатизации и способствует развитиюнаучныхисследованийвомногихобластях,включаяподдержкупринятиярешений.

Когнитивная графикаВоздействие визуального моделирова-

ниянаобразноемышлениепривелоквоз-никновению нового направления в про-блематике искусственного интеллекта,названногокогнитивнойграфикой.Врабо-те[6]сформулировалтриосновныхзадачикогнитивнойкомпьютернойграфики:

1.Создание такихмоделейпредставле-ниязнаний,вкоторыхбылабывозможностьоднообразными средствами представлятькакобъекты,характерныедлялогическогомышления, так и образы-картины, с кото-рымиоперируетобразноемышление,

2.Визуализация тех человеческих зна-ний, для которых пока невозможно подо-братьтекстовыеописания,

3.Поиск путей перехода от наблюда-емых образов-картин к формулировке не-которойгипотезыотехмеханизмахипро-цессах, которые скрыты за динамикойнаблюдаемыхкартин.

Всвязисэтимразличаютдвефункцииинтерактивнойкомпьютернойграфики:ил-люстративнуюикогнитивную.

Иллюстративная функция направлена на адекватное визуальное представление лишьтого,чтоужеизвестно,четкоформали-зовано,объяснимоисуществуетвокружаю-щеммире.Примером этогоможет служитьфотоснимок или топографическая карта.Этоотноситсякакканалоговойформе,такиксканированному (цифровому)виду.Ил-люстративнаяфункция позволяетвоплотитьв более или менее адекватном визуальномоформлениилишьто,чтоужеизвестно,т.е.уже существует либо в окружающем насмире,либокакидеявголовеисследователя.Онавыполняетзадачиподдержкипринятиярешений[7].Иллюстративныефункциигра-фикиреализуютсявучебныхсистемахприпередаче учащимся артикулируемой частизнания,представленнойввидезаранеепод-готовленной информации с графическими,анимационными иллюстрациями, аудио-ивидеоиллюстрациями[8].

Когнитивная функция интерактивнойкомпьютернойграфикисостоит в том,что-

INTERNATIONAL JOURNAL OF APPLIED AND FUNDAMENTAL RESEARCH №10,2016

16 TECHNICAL SCIENCES бы с помощью некоего изображения по-лучить нечто новое, или, способствоватьинтеллектуальному процессу получениянового знания. Примером этого можетслужить цифровая модель местности илимодель нового явления, модель латентныхпеременных, многомерная БД и т.д. Этафункциявыполняетзадачипоисканвогоре-шенияипринятиярешения

Когнитивная графика интенсивно раз-вивается в последние десятилетия. Какмногое, что связано с информацией и ин-формационными технологиям когнитивнаяграфика представляет собой несколько на-правлений. Первое направление приме-нения когнитивной графики связано с ис-кусственным интеллектом (ИИ), второенаправление – педагогика и образование,третье направление – интерактивная ком-пьютерная обработка изображений. Этодает возможность сформулировать разныеопределениядляэтогопонятия.

Когнитивная графика (ИИ) – совокуп-ность приемов и методов образного пред-ставления условий задачи, которое позво-ляет либо сразу увидеть решение, либополучить подсказку для его нахождения.Вискусственном интеллекте методы ког-нитивной графики превращают текстовыеописания задач вихобразныепредставле-ния, и при генерации текстовых описанийкартин, возникающих во входных и вы-ходных блоках интеллектуальных систем,а также в человеко-машинных системах,предназначенных для решения сложных,плохоформализуемыхзадач.

Когнитивная графика (обучение) – со-вокупность приемов и методов образнойпередачизнаний

Когнитивная графика (моделирова-ние)–совокупностьприемовиметодовоб-разногорешениязадачи.

Когнитивная графика (управление)–на-правлениевделовойграфике,котороесвязы-ваетпредставления,возникающиенаэкранедисплея, с процессами управления Когни-тивная графика позволяет визуализироватьпроцесспринятиярешения.Придостаточнопродуманнойсистемевизуализацииобразы,возникающие в динамике на экране, могутпомочьлицупринимающемурешение,вин-терактивномрежиме,увидетьтезакономер-ностиилипутирешениязадачи,которыера-неедлянегонебылидоступны.

Пространственные знанияПространственное знание имеет свои

характеристики,отличающиеегоотдругих.Интересным, заслуживающим принятияиразвитияследуетсчитатьвведениеновыхпонятий:языкпространства[8],точкаког-

нитивнойссылки[9],пространствотел,гео-референции[10]идругие.

Выделяюттривидапространственногознания,илисоставляющиеегокомпоненты:конфигурационное знание, позиционноезнание,взаимноезнание[11].Этитризна-ниясвязанысотношениями:формы,систе-мы,взаимности.

Конфигурационное знание в качествеосновного отношения использует отноше-ния формы. Наиболее ярким представите-лемэтогознанияявляетсягеометрия.Пози-ционноезнаниерассматриваетнахождение(позицию) объекта в различных системахкоординатдляразныхточекотсчета.Пози-ционное знаниеформируется с учетом от-ношенийрасположенияинаправления.Онопозволяет систематизировать объекты поих расположениюи осуществлять группи-ровкунаэтойоснове.Например,поэтомупринципусформированыпланетыСолнеч-ной системы. Взаимное пространственноезнаниечащевсегосвязываютстопологией.Однако это часть такого знания, что обу-словленостатичностьютопологическихмо-делей.Пространственныезнанияявляютсяновым видом знаний, которыеформируюти создают в ряде наук: геометрии. астро-номии. кристаллографии, геоинформати-ке, топологии.Важнымдляформированияи получения пространственных знанийявляются пространственные отношения.Визуальное моделирование является ин-струментоманализаиполученияпростран-ственныхзнаний

Можноконстатировать,чтовнастоящеевремяотсутствуетединаятеорияиконцеп-ции визуального моделирования. Разроз-ненно ведутся работыпо цветовомумоде-лированию, сжатию изображений, оценкуинформативностиизображений.Особнякомстоятработыпосозданиювиртуальныхми-ров в которых визуальное моделированиеявляется основой. Также особняком стоятработы по интенсифицированным мульти-медийным технологиям. Даже проблемугештальта как целостного образного вос-приятия раздельно изучают в психологиииинформатике[12].Вмонографии[13]ав-торы рассматривают новый подход к объ-ектно-ориентированному визуальному мо-делированию гибридных систем, который,поихмнению,позволяетрешитьпроблемыобеспечения достоверности получаемыхрезультатов и необходимости правильноговоспроизведения поведения систем, назы-ваемых гибридными, в которых одновре-менно проявляются непрерывные и дис-кретные свойства. Особенно большойсемантический разрыв существует междувизуальным моделированием и простран-

МЕЖДУНАРОДНЫЙЖУРНАЛПРИКЛАДНЫХ ИФУНДАМЕНТАЛЬНЫХИССЛЕДОВАНИЙ №10,2016

17 ТЕХНИЧЕСКИЕНАУКИ ственным знанием. Впространственномзнании следует отметить наличие специ-альных информационных языков, напри-мер язык карты[3] (Лютого) и язык про-странства[9](Б.Терски).Результатыданнойработы применимы не только для анализавсферепринятиярешений,ноидляболееширокогокруганаучныхисследований.

ВыводыПрименение визуального моделирова-

ния способствует развитию таких важныхдля специалиста любой отрасли качеств,как интуиция, профессиональное «чутье»,образное мышление. Визуальное модели-рованиетесносвязанособразнымикогни-тивным моделированием, поэтомуширокоприменяется в образовании. Развитию ви-зуального моделирования способствуютметодывиртуальногомоделированияитех-нологии мультимедийного моделирования.Вобласти поддержки принятия решенийвизуальное моделирование используетсякак метод работы с большими данными.Вчастностинаосноветакназываемыхси-туационных комнат[15]. Преимуществомвизуальногомоделированияприподдержкепринятиярешенийявляетсясжатиебольшо-гоколичествацифровойинформацииввос-принимаемыйвизуальныйобразиповыше-ниеоперативностипринятиярешений.

Список литературы

1.ЦветковВ.Я.Методыисистемыобработкиипред-ставления видеонформации. – М.: ГКНТ, ВНТИЦентр,1991.–113с.

2.Черткова Е.А., Карпов В.С. Визуальное моделиро-вание компьютерныхобучающих систем//Дистанционноеивиртуальноеобучение:дайджестрос.изарубеж.прессы.–2010.–№12.–С.56-65.

3.ХубаевГ.Н.,ЩербаковС.М.Интеграциявизуальногоиимитационногомоделированияделовыхпроцессовпред-приятия: принципы и инструментарий// Проблемы совре-меннойэкономики.–2008.–№3.–С.252-258.

4.Tsvetkov V.Ya. Information interaction// EuropeanResearcher.–2013.–Vol.(62),№11-1.–Р.2573-2577.

5.Tsvetkov V.Ya. Information Situation and InformationPositionas aManagementTool//EuropeanResearcher, 2012,Vol.(36),№12-1,Р.2166-2170.

6.Зенкин А.А. Когнитивная компьютерная графика /Подред. Д.А. Поспелова. –М.: Наука, Гл. ред. физ.– мат.лит.,1991.–192с.

7.ТихоновА.Н.,ЦветковВ.Я.Методыисистемыпод-держкипринятиярешений.–М.:МаксПресс2001.–312с.

8.ШорыгинС.М. Элементы языка визуального моде-лирования//Славянскийфорум.–2014.–2(6).–С.171-175.

9.TverksyB.Levelsandstructureofspatialknowledge//Cognitive mapping: past, present and future. Routledge,London.–2000.

10.ЦветковВ.Я.Геореференциякакинструментанали-заиполучениязнаний//Международныйнаучно-техниче-скийипроизводственныйжурнал«НаукиоЗемле».–2011.–№2.–С.63–65.

11.Цветков В.Я. Формирование пространственныхзнаний:Монография.–М.:МАКСПресс,2015.–68с.

12.TsvetkovV.Ya.,MaslovA.S. InformativeDescriptionofGestalt//EuropeanjournalofTechnologyandDesign,2014,Vol.(5),№3.–Р.153-160.

13.Колесов Ю.Б., Сениченков Ю.Б. Визуальное мо-делирование сложных динамических систем.-СПб.: «МирисемьяиИнтерлайн».–2000.–320с.

14.ЛютыйА.А.Языккарты:сущность,система,функ-ции–М.:ГЕОС,2002,Изд.2-е.2002.–327c.

15.Girij.etal.Thesituationroom:controlcenteranalyticsfor enhanced situational awareness// Power and EnergyMagazine,IEEE.–2012.–Т.10.–№5.–С.24-39.