«Адаптация и развитие методов и инструментальных средств ситуационного управления и искусственного интеллекта для исследований устойчивости энергетических и экологических систем», № 22-21-00841

Фундаментальная научная проблема, на решение которой направлен Проект, заключается в разработке нового подхода к исследованиям устойчивости (resilience) энергетических и экологических систем на основе методов ситуационного управления и искусственного интеллекта. Новизна предлагаемого подхода определяется, во первых, интеграцией исследований устойчивости энергетических и экологических систем с учетом влияния энергетических объектов на окружающую среду; во-вторых, применением концепции ситуационного управления в исследованиях устойчивости и принципов интеграции методов машинного обучения и биоинспирированных методов при формировании управляющих воздействий для возвращения систем в устойчивое состояние после возмущений; в-третьих, интеграцией математического моделирования и методов искусственного интеллекта, в первую очередь семантического моделирования (онтологического, когнитивного и вероятностного) для поддержки принятия решений по обеспечению устойчивости энергетических и экологических систем. Объектом исследования в России является Байкальский регион, объединяющий Иркутскую область, республику Бурятия и Забайкальский край, энергетические объекты которых оказывают существенное влияние, в том числе, на Байкальскую природную территорию (участок всемирного природного наследия, включающий озеро Байкал и окружающие его территории). Исследования устойчивости энергетических и социо-экологических систем становятся все более актуальными, так как на первое место выходят не просто вопросы устойчивости в смысле стабильности этих систем (sustainability), а вопросы возможности и скорости возвращения этих систем в устойчивое состояние после возмущений, которым подвергаются эти системы (resilience). Актуальность проекта обусловлена, с одной стороны, необходимостью исследований устойчивости энергетических систем, которая связана с энергетической безопасностью (ЭБ) – обеспечением потребителей энергоресурсами требуемого качества и в нужном объеме (основное требование энергетической безопасности), что в современных условиях, с учетом увеличения бытовых приборов потребления электроэнергии, является весьма актуальным. С другой стороны, среди угроз энергетической безопасности важное место занимают природные угрозы, что обусловливает необходимость рассмотрения устойчивости экологических систем. Участившиеся природные катаклизмы требуют повышенного внимания к оценке рисков их возникновения и выработке мер по их предотвращению. Особое значение имеет то, что они могут стать причиной чрезвычайных ситуаций, усугубляющихся вероятностью возникновения множественных аварий, в том числе каскадного характера, в энергетике, которая, в свою очередь, является одной из критических инфраструктур, напрямую влияющих на качество жизни населения. Кроме того, весьма актуальны недостаточно изученные вопросы использования возобновляемых энергетических ресурсов на охраняемых природных территориях, одной из которых является центральная экологическая зона Байкальской природной территории. Для проведения исследований требуются как разработка и интеграция математического моделирования и соответствующих методов искусственного интеллекта, так и применение современных интеллектуальных информационных технологий, в том числе, семантического моделирования. При реализации концепции ситуационного управления актуально применение методов машинного обучения и биоинспирированных (генетических) алгоритмов для формирования управляющих воздействий. Таким образом, актуальность проекта определяется необходимостью выполнения междисциплинарного исследования, базирующегося на системном анализе факторов как природного, так и антропотехногенного характера и интегрирующего новые подходы и методы, в первую очередь методы искусственного интеллекта, для интеллектуальной поддержки принятия решений по обеспечению устойчивости энергетических и экологических систем. Новая научная идея состоит в том, что предлагается комплексный подход к исследованиям устойчивости энергетических и экологических систем: с одной стороны, необходимо повысить внимание к природным рискам в исследованиях проблем энергетической безопасности, а с другой, при оценке экологических показателей учитывать как негативное влияние объектов энергетики, так и необходимость учета обеспеченности энергоресурсами. Для успешной реализации новой идеи предлагаются адаптация и развитие методов ситуационного управления и искусственного интеллекта, разработанных и примененных ранее для исследований проблем энергетической безопасности, в новой предметной области – исследований устойчивости энергетических и экологических систем. Интеграция инструментальных средств, реализующих предлагаемые методы, в рамках многоагентной инструментальной среды, реализуемой на принципах агентно-сервисного подхода, позволит создать научный прототип интеллектуальной системы поддержки принятия решений по обеспечению устойчивости энергетических и экологических систем Новизна исследований определяется как новизной поставленных задач и междисциплинарным характером проекта, так и интеграцией новых методов и современных информационных технологий для решения поставленных задач: семантическое моделирование (онтологическое, когнитивное, и вероятностное); технология управления знаниями; технология экспертных систем; визуальная аналитика и когнитивная графика; геоинформационные технологии; риск-ориентированный подход; оценка состояния окружающей среды с учетом природных и техногенных угроз ЭБ. Предлагаемое исследование обладает высокой степенью новизны: постановки задач и разрабатываемые методы их решения оригинальны, не имеют аналогов в области исследований и интеллектуальной поддержки принятия решений и позволяют получить новые результаты мирового уровня. Предлагаемые методы соответствуют мировому уровню исследований в этой области, а в ряде случаев их превосходят (например, использование концепции ситуационного управления с применением методов машинного обучения в исследованиях устойчивости энергетических и экологических систем).