Динамические стратегии управления качеством мониторинга сложного биоинженерного объекта
Ключевые слова:
система распознавания макросостояний сложного объекта, макросостояние, динамическое правило, система очистки сточных вод, динамическое правило принятия решения.Аннотация
Введение: обработка больших потоков данных, порождаемых биоинженерными объектами, является по-прежнему нерешенной проблемой при выявлении в них значимых закономерностей в реальном времени. Отсутствие единого подхода к диагностированию макросостояний очистительной системы привело к существенному усложнению проведения корректной предиктивной аналитики и несвоевременности обнаружения предвестников нежелательных ситуаций. Цель: разработка динамической процедуры выбора в реальном времени наиболее предпочтительного набора диагностических признаков из множества полученных на обучении и пополняемых в процессе эксплуатации системы, обеспечивающей гибкую стратегию оптимизации ее мониторинга и управления. Методы: применяется новая процедура формирования отношений предпочтения по набору альтернатив посредством группового учета их относительного превосходства для большого объема непрерывно пополняемых данных. Результаты: алгоритм оценивания макросостояния системы биоочистки, основанный на правиле переключения между наборами критериев в зависимости от актуальных данных, позволил получать корректные количественные оценки работоспособности системы определенного типа. Суть идеи динамической процедуры заключается в учете зависимости числа ошибок классификации состояний, полученных на исторических данных, от используемого критериального множества в текущий момент контроля. Совместное использование алгоритма группового учета предпочтений и метода сортировки обеспечило выигрыш по качеству диагностирования макросостояний (на 15–20 %) и экспоненциальному уменьшению времени принятия решений относительно ранее разработанной стационарной классической модели парных сравнений анализируемых альтернатив. Практическая значимость: результаты исследований использованы при разработке мониторинга системы анаэробной очистки, создании и сопровождении базы данных и знаний с существенным сокращением времени обработки поступающих данных и вычислительных ресурсов для промышленного секционного гибридного биореактора. Обсуждение: учитывая вклад в качество распознающей системы состояний объекта, который вносят динамические стратегии, можно предположить возможность полной автоматизации саморегулирования биотехнических объектов. Это может иметь особое значение в связи с природной неустойчивостью взаимосвязанных биофизических и химических процессов и возможностью конструирования стабилизирующего регулятора.
