05.13.06 "Інформаційні технології"
Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/17403
Переглянути
Документ Методологічні основи створення інтелектуальної інформаційної технології моніторингу актуальних даних в системах управління(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Чередніченко, Ольга ЮріївнаДисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.06 "Інформаційні технології" (122 – Комп'ютерні науки). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021 р. Об'єкт дослідження – процеси пошуку, збору та видобування актуальних даних у розподіленому інформаційному просторі для вирішення задач управління в соціотехнічних системах. Предмет дослідження – моделі, методи та інтелектуальна інформаційна технологія моніторингу актуальних даних в задачах управління. Дисертацію присвячено вирішенню складної наукової проблеми розв'язування протиріччя між прагненням наукового обґрунтування прийняття ефективних управлінських рішень менеджментом складних соціотехнічних систем та відсутністю методологічних основ моніторингу актуальних даних в розподіленому інформаційному просторі за допомогою інтелектуальної технології, використання якої забезпечить обґрунтованість та ефективність виконання завдань управління в соціотехнічних системах. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, зазначено зв'язок роботи з науковими темами, сформульовано мету й задачі дослідження, представлено об'єкт, предмет і методи дослідження, розкрито наукову нови-зну та практичне значення отриманих результатів, наведено інформацію про їх практичне використання, апробацію та висвітлення у публікаціях. У першому розділі проведено аналіз методологічних основ створення інформаційних технологій моніторингу даних в системах управління. Проведено аналіз літературних джерел та аналітичний огляд існуючих моделей та методів збору бізнес-інформації для підтримки процесу прийняття рішень, проаналізовані їх недоліки та переваги. Діяльність більшості підприємств базується на значному архіві електронної документації. Ця документація створюється на основі функціонування та являє собою бізнес-інформацію. Проведено аналіз задачі ефективного управління підприємством в умовах неповноти інформації. В результаті аналітичного огляду виявлено, що існуючі під-ходи до збору та переробки бізнес-інформації розглядають інформацію зага-лом як головний елемент будь-якої з функцій управління, що потребує ско-рочення часу на прийняття управлінських рішень та підвищення актуальності інформації в системах прийняття рішень. Проведений аналіз існуючих підходів до управління складними системами дозволив провести класифікацію типів систем управління та відокремити систему управління, яка характеризується високим ступенем обліку інформації із зовнішнього середовища. Моніторинг актуальних даних є особ-ливим видом інформаційно-аналітичної роботи, що дозволяє збирати різнобічну бізнес-інформацію та використовувати її для цілей управління. В роботі показано, що вирішення задачі підтримки прийняття рішень в системах управління обумовлює визначення великого та малого кіл прийняття рішень та розглядає моніторинг як самостійну задачу прийняття рішень. Зроблено висновки щодо необхідності удосконалення методологічних основ моніторингу актуальних даних з урахуванням сучасних тенденцій управління. Виділено наступні проблеми для вирішення. Першою і найбільш істотною проблемою є те, що колосальні обсяги інформації в Інтернет ускладнюють пошук і вибір дійсно необхідних відомостей. Самі по собі необроблені, неузагальнені і неперевірені дані не можуть забезпечити якісну підтримку при прийнятті рішень. Другою проблемою є те, що інформація в Інтернет має явно виражений динамічний характер: інформація розміщується, модифікується і видаляється. Третя проблема, яку необхідно вирішити, автоматичне вилучення понять з формалізованих масивів інформації і неструктурованих текстів. Четвертою проблемою є необхідність виявлення неочевидних закономірностей і зв'язків. Таким чином, в роботі визначено актуальну науково-прикладну проблему розробки методів, моделей та інформаційної технології моніторингу актуальних даних в системах управління, що на основі синергії інформації із внутрішніх та зовнішніх джерел даних дозволить забезпечити ефективність управління в складних соціотехнічних системах. У другому розділі проведено аналіз властивостей розподіленого інформаційного простору моніторингу актуальних даних. За допомогою засобів концептуального моделювання розроблено узагальнену структуру системи моніторингу актуальних даних. Розглянуто концептуальні основи створення систем моніторингу актуальних даних у розподіленому інформаційному просторі для вирішення задач управління в соціотехнічних системах. Виходячи з того, що традиційні системи моніторингу орієнтовані на збір даних із внутрішніх джерел, поза увагою системи управління залишаються дані із зовнішніх джерел. Тому запропоновано доповнити існуючий підхід до моніторингу за рахунок реалізації системи моніторингу на основі синергії інформації. Розроблено вербальний опис концепції моніторингу актуальних даних для вирішення завдань управління в складних соціотехнічих системах, який базується на зборі трьох типів інформації: інформація про результати діяльності, яка міститься у внутрішніх інформаційних джерелах; інформація про стан зовнішнього бізнес-середовища, яка міститься у відкритому доступі в мережі Інтернет; інформація про результативність діяльності як відображення у зовнішньому інформаційному просторі. Накопичення великих обсягів даних вимагає нових інструментів їх обробки. Сучасні системи управління дозволяють в автоматизованому режимі забезпечувати процеси підтримки прийняття рішень необхідною інформацією. Використання апарату теорії категорій для подання контенту інформаційного простору дозволяє оперувати різнорідними об'єктами з використанням загальних механізмів і інструментів. Використання даного підходу дозволяє виробити загальні правила і реалізувати їх для роботи з довільними типами контенту. Запропоновано категорну модель системи моніторингу актуальних даних. У третьому розділі наведено моделі для формалізованого опису процесів пошуку та збору інформації, розроблено модель джерела даних, модель збору даних з веб-сторінки та модель інтеграції інформації, яку отримано з різних джерел даних, запропоновано модель екстракції та ідентифікації знань на основі обробки текстової інформації. Моніторинг розглядається як процес безперервного збору та видобування актуальних даних, корисних для вирішення певної задачі управління. Запропоновано концептуальну модель моніторингу актуальних даних, виділено три складові для підтримки процесу моніторингу: модель пошуку джерел, модель видобування даних та модель оцінювання отриманої інформації. Модель пошуку джерел розглядається відносно до пошуку джерел у розподіленому інформаційному просторі, зокрема в мережі Інтернет. Запропоновано модель тематичного пошуку. Оцінка веб-сторінки на предмет її відповідності моделі джерела даних визначається за наявністю різних комбінацій слів у відповідних комбінаціях елементів веб-сторінки. Введено бінарне відношення нерозрізненості 𝑅, показано, що воно є відношенням толерантності, якщо воно рефлексивно та симетрично. Відношення 𝑅 показує толерантність моніторингової інформації, яка представлена в текстовому вигляді, відповідно до онтологічного опису об'єктів моніторингу. Дане відношення дозволяє виконувати операції не з окремими елементами універсуму, а з кластерами толерантних елементів. Інформація, яка міститься на веб-ресурсах, зазвичай характеризує стан об'єкту моніторингу у неявному вигляді, що обумовлює необхідність визначення значень індикаторів моніторингу на основі оцінки характеристик, видобутих з текстової інформації. Вирішення задач збору фактографічної інформації базується на моделях інформаційного фактографічного пошуку та екстракції даних. В роботі розроблено метод збору та ідентифікації інформації для підтримки прийняття рішень за рахунок формалізації інтелектуальних процесів сприйняття інформації на основі комплексу еталонних моделей для збору даних із зовнішніх джерел, що дозволило зменшити обсяги даних, а також урахувати динаміку процесу. Запропоновано модель подання онтологічних знань на основі ідентифікації фактографічної інформації, яка дозволяє знизити залежність від суб'єктивізму експертних оцінок при вирішенні завдань управління. Розроблено комплексний підхід до онтологічного опису процесів пошуку, збору та оцінювання актуальних даних з використанням комплексу еталонних моделей. У четвертому розділі розглянуто методологічні основи побудови методу моніторингу актуальних даних для виконання завдань управління на основі видобування даних з веб-джерел та інтеграції внутрішньої та зовнішньої інформації. Запропоновано багатоагентну реалізацію розроблених моделей пошуку, збору та оцінювання моніторингових даних. Застосування агентної парадигми дозволяє використовувати паралельну обробку даних, що є підгрунтям для забезпечення своєчасності інформації. Для зменшення часового інтервалу розрахунки відповідних алгоритмів обробки даних повинні виконуватися одночасно. В роботі показано, що для реалізації алгоритмів збору даних моніторингу потрібно обрати такий розподіл операцій між серверами паралельних обчислень, який забезпечує мінімальний час виконання алгоритму, що забезпечить своєчасність інформації. Зменшення часу виконання може бути забезпечене також шляхом підбору кращої обчислювальної схеми. В роботі показано, що забезпечення ефективності моніторингу актуальних даних реалізується шляхом корегування параметрів процесу. Для вирішення задачі оптимізації процесу збору даних запропоновано метод підвищення релевантності, який базується на застосуванні методу деформованих конфігурацій, що вимагає статичного дискретного подання процесу моніторингу. У п'ятому розділі розроблено основні принципи створення багатоагентної системи пошуку, екстракції та інтерпретаціїї інформації. Ці задачі декомпозовані на взаємодію агентів, які складають основу реалізації програмної системи моніторингу актуальних даних. Запропоновано формальну архітектуру агента, яка передбачає подання функції агента на основі його ментальної моделі, заданої компаратором. Запропоновано багатошарову агентну модель як основу створення інтелектуальних систем моніторингу для виконання завдань управління на основі онтологічного опису процесів пошуку, збору та оцінювання актуальних даних. На основі порівняльного аналізу обрано агентно-орієнтовану парадигму для реалізації системи моніторингу актуальних даних. Формальна архітектура агента – це інструмент, який дозволяє проектувати поведінку агента із використанням чітких формальних методів. Абстрактна архітектура агента задається через опис середовища, в якому функціонує агент, сприйняття агентом цього середовища та його діями. Задачі пошуку джерел даних, збору та вимірювання декомпозовані на взаємодію агентів, які складають основу програмної реалізації методу пошуку та збору даних моніторингу. Призначення кожного типу агента детально описано у роботі. Для розробки програмної системи використано мову програмування Java та застосовані паттерни проектування типу GoF, шаблон Dependency Injection, принципи SOLID та Сlean Architecture. Основними перевагами такого підходу є: незалежність від фреймворків та конкретних бібліотек; легкість у тестуванні – бізнес правила можуть бути протестовані окремо, без користувацького інтерфейсу, баз даних тощо; незалежність користувацького інтерфейсу – відображення може бути зміненим без впливу на інші компоненти системи, що знижує шанси виникнення потенційних помилок; незалежність від платформи – бізнес правила не прив'язані до особливостей конкретної платформи; незалежність баз даних – бізнес логіка додатку не прив'язана до конкретної бази даних, що дає можливість її зміни у будь-який момент часу без впливу на інші складові системи. Запропоновано еталонну модель інтероперабельності компонентів інформаційної технології моніторингу актуальних даних. В роботі обґрунтовано застосування мікросервісної архітектури та написання окремих модулів системи як незалежних програм, виконання яких буде оброблятися агентною платформою. Таким чином, в роботі розроблено інформаційну технологію монітори-нгу актуальних даних у розподіленому інформаційному просторі для виконання завдань управління шляхом використання багатоагентної архітектури, що дає можливість комплексного вирішення задачі моніторингу. Розроблено прототип програмної системи моніторингу актуальних даних на основі агентно-орієнтованої парадигми програмування із використанням відкритих програмних засобів: агентної платформи JADE, технології доступу та управління кеш-пам'яттю Ehcache, редактору онтології Protégé. У шостому розділі наведено результати експериментів, результати апробацій та впровадження інформаційної технології та окремих її етапів на прикладі завдань пошуку, збору та видобування даних для цілей управління. Як приклад задачі пошуку інформації у розподіленому інформаційному просторі на основі розроблених моделей пошуку джерел даних та програмної системи багатоагентної платформи розглянуто пошук джерел даних щодо результативності наукової діяльності ЗВО. Розроблені в роботі методи екстракції інформації апробовано на зборі маркетингової інформації з торгівельних майданчиків, що розташовані у мережі Інтернет. В роботі експериментально досліджено, що обробка текстової інформації та визначення множини ключових слів, яка описує групу подібних товарів надає можливість автоматизувати процес кластеризації інформаційних об'єктів на основі лінгвістичної обробки їх текстового опису. В роботі наведено результати експериментів щодо пошуку інформації, видобування фактів з текстової інформації, формування класів толерантності інформаційних об'єктів тощо. Розроблені моделі, методи та інформаційна технологія апробовані при вирішенні практичних завдань моніторингу актуальних даних. Отримані теоретичні та практичні результати використані у Публічному Акціонерному Товаристві "БАНК ФОРВАРД" (м. Київ); ТОВ Харківський Технічний Центр Оцінки "ЕКСПЕРТУС" (м. Куп'янськ, Харківської обл.); Науково-дослідному центрі Збройних Сил України "Державний океанаріум" (м. Одеса); ТОВ "КРЕДИТ ТУ Ю" (м. Київ); ТОВ "Сайтос" (м. Харків) та впроваджені у навчальний процес на кафедрі програмної інженерії та інформаційних технологій управління НТУ "ХПІ". У додатках наведено акти та довідки щодо впровадження результатів дисертаційного дослідження, список публікацій за темою дисертації та додатковий матеріал до розділів роботи.Документ Методологічні основи створення інтелектуальної інформаційної технології моніторингу актуальних даних в системах управління(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Чередніченко, Ольга ЮріївнаДисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – інформаційні технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, Харків, 2021 р. Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-прикладної проблеми розробки методів, моделей та інформаційної технології моніторингу актуальних даних в системах управління, які на основі синергії інформації із внутрішніх та зовнішніх джерел даних дозволяють оцінити результативність управління в складних соціотехнічних системах та забезпечити повноту та достовірність даних. Проведено аналіз існуючих підходів, методів, моделей та інформаційних технологій управління в розподілених організаційних структурах та динамічних середовищах, який показав необхідність удосконалення методологічних основ моніторингу актуальних даних. Розроблено методологічні основи створення інтелектуальної інформаційної технології моніторингу актуальних даних як системи методів та моделей розв’язання комплексу задач на етапах пошуку, збору та видобування актуальних даних у розподіленому інформаційному просторі для вирішення задач управління в соціотехнічних системах. Розроблено нову концепцію управління соціотехнічними системами на основі інтеграції внутрішньої та зовнішньої інформації, що дає новий синергетичний ефект та дозволяє використовувати корисність отриманої інформації для своєчасного виконання завдань управління. Запропоновано узагальнену структуру розподіленої системи моніторингу актуальних даних та розроблено категорну модель інтелектуальної обробки фактографічних ресурсів. Розроблено комплексний підхід до онтологічного опису процесів пошуку, збору та оцінювання актуальних даних з використанням комплексу еталонних багатошарових агентних моделей, що дозволяє підвищити ефективність управління. Удосконалено концептуальну модель веб-моніторингу, що розглядає веб-простір як зовнішнє джерело даних на відміну від існуючих підходів, заснованих на аналізі офіційної статистики з внутрішніх джерел. Отримав подальший розвиток метод збору та ідентифікації інформації для підтримки прийняття рішень в умовах невизначеності за рахунок формалізації інтелектуальних процесів сприйняття інформації на основі використання апарату алгебри скінченних предикатів та комплексу еталонних моделей для збору даних із зовнішніх джерел. Запропоновано формальну архітектуру агента, яка передбачає подання функції агента на основі його ментальної моделі, заданої компаратором, що дозволяє вирішувати інтелектуальні задачі та є основою для реалізації моніторингу. Розроблено модель подання онтологічних знань на основі ідентифікації фактографічної інформації, яка дозволяє за рахунок використання інструментів алгебри скінченних предикатів і методів теорії інтелекту знизити залежність від суб’єктивізму експертних оцінок при вирішенні завдань управління. Розроблено інформаційну технологію моніторингу актуальних даних у розподіленому інформаційному просторі для виконання завдань управління шляхом використання багатоагентної архітектури, що, на відміну від існуючих, дає можливість комплексного вирішення задачі моніторингу та дозволяє обґрунтовано приймати управлінські рішення.