ISSN 0236-235X (P)
ISSN 2311-2735 (E)

Публикационная активность

(сведения по итогам 2016 г.)
2-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,493
2-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,389
Двухлетний импакт-фактор РИНЦ с учетом цитирования из всех
источников: 0,732
5-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,364
5-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,303
Суммарное число цитирований журнала в РИНЦ: 5022
Пятилетний индекс Херфиндаля по цитирующим журналам: 355
Индекс Херфиндаля по организациям авторов: 499
Десятилетний индекс Хирша: 11
Место в общем рейтинге SCIENCE INDEX за 2016 год: 304
Место в рейтинге SCIENCE INDEX за 2016 год по тематике "Автоматика. Вычислительная техника": 11

Больше данных по публикационной активности нашего журнале за 2008-2016 гг. на сайте РИНЦ

Вход


Забыли пароль? / Регистрация

Добавить в закладки

Следующий номер на сайте

4
Ожидается:
16 Декабря 2017

Разработка многоагентного ПК ИНТЭК-М для исследований проблемы энергетической безопасности

Designing and implementing multi-agent software intec-m for energy security problem research
Статья опубликована в выпуске журнала № 3 за 2010 год.[ 07.09.2010 ]
Аннотация:Рассматриваются методологические и технические аспекты проектирования и реализации многоагентного программного комплекса ИНТЭК-М для исследований проблемы энергетической безопасности России. Сервис-ориентированная архитектура, Java и XML технологии являются определяющими концепциями при реализации ИНТЭК-М.
Abstract:This article is concentrated on methodological aspects and technic details about design and implementation of multi-agent software INTEC-M that is used for energy security problem research support. Service-Oriented Architecture, Java and XML technologies are the key concepts in whole design and implementation plan.
Авторы: Фартышев Д.А. (denisfart@gmail.com) - Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН, г. Иркутск, ,
Ключевые слова: soap, xml, java, разработка программного обеспечения, soa, многоагентные технологии, энергетическая безопасность
Keywords: soap, xml, java, software development, soa, multi-agent technologies, energy security
Количество просмотров: 4486
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (5.84Мб)
Скачать обложку в формате PDF (1.43Мб)

Размер шрифта:       Шрифт:

Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН (ИСЭМ СО РАН) является признанным лидером в области системных исследований в энергетике как в нашей стране, так и за рубежом. В ИСЭМ СО РАН ведутся комплексные исследования, важную роль среди них играют исследования проблемы энергетической безопасности (ЭБ). Под ЭБ понимается защищенность жизненно важных энергетических интересов личности, общества и государства от внутренних и внешних угроз (бесперебойное обеспечение потребителей экономически доступными топливно-энергетическими ресурсами (ТЭР) приемлемого качества: в нормальных условиях – обеспечение в полном объеме обоснованных потребностей, в чрезвычайных ситуациях – гарантированное обеспечение минимально необходимого объема важных потребностей) [1]. Под исследованиями проблемы ЭБ в данной работе понимаются исследования направлений развития ТЭК с учетом требований ЭБ.

Традиционно для исследований проблемы ЭБ, основными инструментами которых являются математическое моделирование и вычислительный эксперимент, в ИСЭМ СО РАН разрабатывались пакеты прикладных программ и БД. В разработке современного ПО прослеживаются четкие тенденции интеллектуализации программных средств, избавляющих специалистов от выполнения множества рутинных операций и предоставляющих возможность более эффективно заниматься вопросами стратегического планирования и полностью сосредоточиться на задаче, не отвлекаясь на продумывание средств ее реализации.

Реализация в ИСЭМ СО РАН ИТ-инфраструк­туры научных исследований создала предпосылки для использования таких современных и открытых технологий, как Web-сервисы. Одной из основных идей поддержки исследований развития ТЭК является повышение уровня интеллектуализации и адаптивности инструментальных средств [2]. Применение технологии Web-сервисов само по себе не может оказать влияние на повышение уровня интеллектуализации инструментальных средств для поддержки исследований, поэтому автор предлагает использовать многоагентные технологии, которые зародились на пересечении теории систем и искусственного интеллекта и в последнее время получили широкое распространение [3].

Методический подход к разработке многоагентных программных комплексов

Подпись:  
Рис. 1Предлагается использовать концепцию многоагентных систем на основе архитектуры, ориентированной на сервисы (Service-Oriented Architectu­re, SOA), где проблема представления знаний решается с помощью онтологий. Концепция создания программ, которые могут существовать автономно или взаимодействовать друг с другом в рамках как отдельно выделенной системы, так и с внешними информационными системами, прекрасно сочетается с техническими возможностями, предоставляемыми SOA.

Автором разработан оригинальный методический подход к построению многоагентных программных комплексов (МПК) для исследований в энергетике, включающий:

·     методику построения и разработки МПК, ориентированную на создание ПО нового поколения;

·     сервис-ориентированную архитектуру МПК, использование которой позволяет рассматривать отдельных агентов как сервисы, из которых строится приложение;

·     модели данных и алгоритмы обработки данных, являющиеся основой универсальных системных программных компонентов, которые могут использоваться при построении МПК.

Предлагаемая автором методика совмещает агентную концепцию и объектно-ориентирован­ный подход к разработке ПО и является руководством, следуя которому, можно разработать МПК. Методика включает следующие основные этапы:

1)   формулирование назначения (цели разработки);

2)   составление вариантов использования (прецеденты – use cases) ПК;

3)   определение состава, а также основных и вспомогательных функций агентов;

4)   определение типа и основных свойств среды функционирования агентов;

5)   уточнение состава агентов и распределение функций между агентами, выбор архитектур агентов;

6)   выделение базовых взаимосвязей (отношений) между агентами;

7)   определение возможных действий (операций) агентов;

8)   построение архитектуры МПК;

9)   тестирование разработанного МПК;

10)     интеграция многоагентного ПК в ИТ-ин­фраструктуру исследований в энергетике.

Сервис-ориентированная архитектура является одной из ключевых концепций в плане реализации МПК. Представление отдельных агентов в виде сервисов дает преимущества, например, использование взаимопомощи, многократное использование агентов и т.д. Если рассматривать архитектуру МПК с точки зрения реализации, ее можно представить в виде распределенной архитектуры клиент–сервер (рис. 1), в которой центральный элемент – сервер приложений.

Подпись:  
Рис. 2Таким образом, с точки зрения физической реализации агентом является конкретное при- ложение, состоящее из клиентской (потреби- тель сервиса) и серверной (поставщик сервиса) частей.

Основная задача клиентской части агента – обеспечение дружественного пользовательского интерфейса, посредством которого исследователь получает доступ ко всем функциональным возможностям агента, реализованным главным образом в его серверном компоненте. Доступ к данным и знаниям выполняется посредством связи агентов с репозитарием по протоколу SOAP (Simple Object Access Protocol) либо с использованием языка SQL (Structured Query Language). Связь агентов друг с другом осуществляется также по протоколу SOAP, однако взаимодействие клиентской и серверной частей агента может происходить по-разному: например, с помощью удаленного вызова процедур через HTTP (Hyper-Text Transfer Protocol) c использованием XML (XML-Remote Procedure Call) или протокола SOAP, хотя по такому принципу функционирует большинство систем этого класса и различия в реализации и процедуре обмена не оказывают существенного влияния на его суть.

Для реализации МПК с применением SOA необходимо использовать все три компонента указанной архитектуры: реестр, провайдер сервисов, потребитель сервисов. Под реестром понимают компонент, отвечающий за публикацию служб и хранение ссылок на зарегистрированные службы. Он используется провайдерами и потребителями сервисов для регистрации и нахождения служб соответственно. В качестве реестра сервисов применяют существующий репозитарий ИТ-инфра­структуры [4].

Как универсальные системные компоненты, лежащие в основе МПК для исследований в энергетике, можно рассматривать:

·     новый стандарт представления и хранения информационных моделей ТЭК, используемых в исследованиях проблемы ЭБ;

·     службу загрузки и выгрузки информационных моделей в репозитарий ИТ-инфраструктуры;

·     службы организации обмена сообщениями между агентами;

·     службы интеграции агентов.

МПК ИНТЭК-М

На основе авторской методики в соответствии с разработанной архитектурой выполнены проектирование и реализация МПК ИНТЭК-М для исследований проблемы ЭБ.

В основе создания ИНТЭК-М лежит распреде­ление функций между отдельными агентами. Такой ПК по сути представляет собой системные компоненты (указанные выше) и совокупность интеллектуальных и традиционных компонентов (агентов), каждый из которых решает свою задачу.

Общая схема работы агентов, реализующих полную схему проведения вычислительного экс­перимента для исследований направлений разви­тия ТЭК с учетом требований энергетической безопасности, представлена на рисунке 2.

Каждый из реализованных агентов ИНТЭК-М решает задачи, соответствующие тому или иному этапу вычислительного эксперимента. Главным достоинством предлагаемого подхода является независимость от последовательности этапов проведения вычислительного эксперимента, которая обеспечивается автономностью и мобильностью отдельно взятого агента.

Агент задания чрезвычайных ситуаций, основная цель которого – автоматическое сопоставление вербальных формулировок сценариев чрезвычайных ситуаций их числовым интерпретациям в модели, предоставляет исследователю возможность накапливать, классифицировать, конфигурировать и применять различные типы чрезвычайных ситуаций в ходе вычислительного эксперимента. Пользовательский интерфейс агента представлен на рисунке 3.

Агент формирования сценария развития ТЭК – конструктор, позволяющий исследователям формировать дерево вариантов развития ТЭК, которое является основой при проведении вычислительного эксперимента (рис. 4).

Подпись:  
Рис. 3
 
Рис. 4
 
Рис. 5Агент формирования информационных моделей и внесения корректировок предоставляет исследователю средства удобной и эффективной работы с информационными моделями ТЭК, включая их создание с «чистого листа». Пользовательский интерфейс агента представлен на рисунке 5.

Агент-вычислитель – реализованный сторонними разработчиками свободно распространяемый программный продукт для решения задачи линейного программирования (lp_solve [5]) включен в состав ИНТЭК-М, поскольку при исследовании направлений развития ТЭК с учетом требований ЭБ традиционно решается общая задача линейного программирования.

Агент формирования отчетов, основной задачей которого является построение различных табличных отчетов и их графических представлений, содержащих интересующие исследователя показатели результатов вычислительного эксперимента, предоставляет возможность как агрегированного анализа расчетов, так и более детального, а также наглядного сравнения нескольких вариантов расчетов.

Благодаря использованию таких современных, открытых и стандартизованных технологий, как Java и XML, агенты ИНТЭК-М приобретают дополнительное свойство мобильности, которое является одним из неотъемлемых для агентов в многоагентной системе.

Совместно с экспертами-энергетиками автором был проведен вычислительный эксперимент по оценке возможных дефицитов топливно-энергетических ресурсов и их компенсации в критической ситуации. В качестве критической ситуации рассматривалась холодная зима в Центральном федеральном округе.

В заключение следует отметить, что основными преимуществами ИНТЭК-М являются единая идеология и технология разработки, адаптивность к изменениям схемы проведения вычислительного эксперимента, кроссплатформенность, предпосылки к распараллеливанию, интеграция в ИТ-ин­фраструктуру.

Эффективность использования разработанного ПК ИНТЭК-М для поддержки исследований проблемы ЭБ России и ее регионов на настоящем этапе можно оценить качественно: созданный новый инструмент обеспечивает исследователю более удобную и психологически комфортную работу, что подтверждается многими экспертами.

МПК ИНТЭК-М и его системные компоненты могут служить базой для создания других МПК для исследований в энергетике.

Литература

1.   Бушуев В.В., Воропай Н.И., Мастепанов А.М., Шафраник Ю.К. Энергетическая безопасность России. Новосибирск: Сибир. издат. фирма РАН «Наука», 1998. 302 с.

2.   Fartyshev D.A., Arshinsky V.L., Massel L.V. Intellectual information technologies in energy security problem research // Proceedings of the 11-th International Workshop on Computer Science and Information Technologies, 2009. Vol. 1, рр. 25–28.

3.   Аршинский В.Л., Массель А.Г., Фартышев Д.А. Мультиагентный программный комплекс для исследований проблемы энергетической безопасности // Информ. и матем. технологии в науке и управлении: тр. XIV Байкальской всерос. конф. Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2009. Ч. 3. С. 283–289.

4.   Massel L.V., Kopaygorodsky A.N., Chernousov A.V. IT-infrastructure of research activities realized for the power engineering system researches // X International Conference «Cоmputer Science and Information Technologies», 2008, рр. 106–111.

5.   Официальный сайт разработчиков lp_solve. URL: http://lpsolve.sourceforge.net/ (дата обращения: 10.12.2009).


Постоянный адрес статьи:
http://swsys.ru/index.php?page=article&id=2578&lang=&lang=&like=1
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (5.84Мб)
Скачать обложку в формате PDF (1.43Мб)
Статья опубликована в выпуске журнала № 3 за 2010 год.

Возможно, Вас заинтересуют следующие статьи схожих тематик: