У наші дні комп’ютерне моделювання стає основним інструментом науково-технічного поступу, тим знаряддям, що дає можливість істотно скорочувати терміни новітніх наукових розробок, заощаджувати кошти та підвищувати якість та надійність рішень, які належить приймати. Україна впевнено йде по шляху інформатизації суспільства. Дедалі більшої ваги на цьому шляху, більшого значення для щоденної практичної роботи набувають теоретичні праці фахівців з інформатики. 

Саме у руслі інноваційного розвитку засад інформатизації різних за своєю природою процесів, явищ та об’єктів і спрямовані дослідження і розробки авторів циклу робіт «Конструктивна теорія моделювання, аналізу та оптимізації систем з неповними даними та її застосування», що висунутий Київським національним університетом імені Тараса Шевченка на здобуття Державної премії України в галузі науки і техніки за 2010 р.

Указаний цикл робіт є результатом досліджень і розробок колективу авторів за останні десятиріччя.

Цей неформальний колектив представляють відомі вчені Київського Національного університету імені Тараса Шевченка, Інституту кібернетики імені В. М. Глушкова Національної академії наук України, Національного Технічного університету України «Київський політехнічний інститут» та Національного інституту стратегічних досліджень.

Хочу відзначити високий рівень висвітлення наукового доробку авторів циклу у вітчизняних та зарубіжних наукових виданнях: до циклу робіт включено 30 монографій, 20 підручників і навчальних посібників та більше 250 наукових статей.

Однією з найбільш розроблених і в той же час об’єднуючою темою циклу є спрямованість наукових досліджень на розвиток теорії моделювання для дослідження складних процесів і систем при неповних даних, основи якої закладені українськими кібернетиками. Такі системи і процеси необхідно детально вивчати у багатьох розробках і дослідженнях. Через їх складність вони не завжди вписуються в класичні математичні теорії. Безперечною заслугою авторів циклу є те, що вони пропонують принципово нові математичні методи дослідження саме таких складних систем.

Уперше у світовій практиці автори даного циклу робіт поставили та розв’язали низку проблем конструктивного моделювання, стійкості та оптимізації систем при неповних даних. Про це свідчить той факт, що результати виконаних досліджень дістали визнання провідних учених США, Німеччини, Росії, Австрії, Швеції, Чехії, Польщі — фахівців із цих напрямів наук. Зокрема, більшість авторів циклу робіт керували спільними дослідженнями з ученими Йельського університету (США), Міжнародного Інституту системного та прикладного аналізу (Австрія), Королівського технологічного інституту (Швеція), університету імені Масарика (Чехія), а також дослідженнями в рамках міжурядової програми України та Німеччини.

Авторським колективом отримано низку важливих результатів, які мають велике значення для побудови новітніх комп’ютерних технологій. Це стосується в першу чергу розвитку конструктивної теорії рекурентного оцінювання; дослідження задач практичної стійкості динамічних систем та розробки чисельних методів для визначення оптимальних оцінок; розробки методів побудови математичних моделей розподілених динамічних процесів за наявності дискретних та дискретно-неперервних спостережень; розробки теорії побудови математичних засобів опису структур та автоматизованого аналізу і синтезу складних керованих механічних об’єктів; розробки методу структурно-параметричної оптимізації для оптимального проектування технічних систем; розробки теорії збурень псевдообернених матриць та лінійних інтегральних операторів; розвитку теорії марковських процесів з напівдетермінованими частинами траєкторій; розробки нечіткого методу індуктивного моделювання (нечіткого методу групового врахування аргументів).

Слід особливо відзначити широке коло тих прикладних проблем, до яких автори застосували свої теоретичні результати. Це, зокрема, стосується стабілізації руху супутників, керування космічними апаратами, синтезу маніпуляційних систем, керування пучками заряджених частинок, математичного моделювання фізичних процесів при зварюванні, синтезу структури глобальних комп’ютерних мереж, аналізу глобальних біосферних процесів, аеродромного обслуговування потоку літаків, соціально-економічного прогнозування, прогнозування макроекономічних показників, моделювання економічної безпеки.

Проведені фундаментальні дослідження дали змогу розробити адаптивні алгоритми та програмні технології для аналізу та розпізнавання голосової інформації і зображень. Це перш за все стосується застосувань комп’ютерних технологій у сучасних телекомунікаційних системах.

Для використання комп’ютерної техніки в авіаційній галузі авторами циклу створено програмні комплекси для ідентифікації параметрів просторового руху літальних апаратів, зокрема, в умовах обмеженості огляду. Ці розробки також впроваджені при проектуванні перспективних космічних апаратів у Національному космічному агентстві України.

У світі відбувається невпинне нарощування обчислювального ресурсу на базі кластерних комп’ютерних технологій за рахунок нарощування кількості процесорів та їх якісної модернізації, розробки програмно-алгоритмічного забезпечення паралельних обчислень.

На сьогодні процес інформатизації в Україні досяг такої стадії, коли гостро постає проблема розробки і впровадження суперкомп’ютерних технологій. Покликані до життя необхідністю розв’язувати надскладні задачі з великою кількістю невідомих і всіляких обмежень, що їх треба враховувати (такі задачі ще називають задачами трансобчислювальної складності), комп’ютерні технології дають тим більший ефект, чим складніші процеси чи системи з їх допомогою моделюються.

В Інституті кібернетики імені В. М. Глушкова НАН України створено методологію розробки інтелектуальних систем, здатних не за рахунок кількості обчислювального ресурсу, а отже, і ціни останнього, а за рахунок використання в процесі дослідження та розв’язування наукових та інженерних задач інтелектуальних технологій, заснованих на знаннях. Такий підхід дає можливість істотно скоротити терміни отримання проектних рішень (порівняно з традиційними підходами) та забезпечити необхідну їх якість.

У цьому напрямі автори циклу розробили методологічні основи та створили інтелектуальні системи для дослідження та розв’язування задач науки та інженерії з функцією адаптивного автоматичного налаштування алгоритму, програми та архітектури комп’ютера на властивості задачі. Такі системи є інструментом для гарантованого збільшення продуктивності праці фахівців науково-дослідних та проектних організацій у десятки і сотні разів, вони здатні забезпечувати істотну економію ресурсів у вітчизняному будівництві, суднобудуванні, машинобудуванні, літакобудуванні, ракетобудуванні тощо, замінюючи дорогі випробування комп’ютерним моделюванням.

Однією з особливостей функціонування інтелектуальних систем має бути забезпечення гарантії достовірності комп’ютерних рішень науково-технічних задач при наближених даних, що характеризують ці задачі. Саме до таких задач у реальній практиці зводиться комп’ютерне моделювання процесів та явищ навколишнього світу.

Комп’ютерні технології на базі використання високопродуктивних паралельних обчислень є незамінним інструментом комп’ютерного моделювання при проведенні обчислювального експерименту. Авторами вперше запропоновано спеціальні (циклічні) схеми декомпозиції даних, що пізніше ввійшли у світову практику паралельних обчислень. Створено та впроваджено в практику цивільного та промислового будівництва вітчизняну інтелектуальну систему автоматизації проектування унікальних будівельних конструкцій на базі паралельних технологій. Отримано істотне скорочення часу отримання проектних рішень, що дало можливість перейти до суттєво трьохвимірних математичних моделей при прийнятті проектних рішень та збільшити точність комп’ютерного моделювання.

Посилення конкуренції в усіх видах господарської діяльності є, як відомо, причиною того, що у підприємств і державних установ значно зростає потреба забезпечення ефективності управлінських рішень. У представлених роботах запропоновано і здійснено низку проектів підтримки прийняття відповідальних рішень, зокрема, у фінансовій сфері. Розглянуто практичні задачі моделювання оптимального інвестиційного портфеля. Запропонована методика була успішно застосована для розв’язання широкого кола задач прикладного фінансового аналізу та оптимізації діяльності інвесторів на фондовому ринку.

Розроблено також методику визначення рівня зовнішньоекономічної безпеки України, методологію прогнозування кризового стану підприємств та формування узагальнених оцінок галузевого стану, методи прогнозування платіжного балансу України, прибутків та збитків підприємств України. Отримані наукові розробки реалізовані у вигляді програмно-технічних комплексів і впроваджені у практику діяльності Національного банку України, Міністерства економіки України та Мінпромполітики України, Державного комітету статистики України.

Цього стислого аналізу робіт відомих українських учених цілком достатньо для висновку, що вони зробили значний крок у розвитку сучасного комп’ютерного моделювання, який відкриває якісно нові горизонти для розв’язування надскладних задач різної природи. З практичної точки зору значимість результатів авторів циклу підтверджується їх використанням низкою вітчизняних та закордонних підприємств та установ, в тому числі ГУ МВС України, ЦКБ «Арсенал», державним підприємством «Орізон-навігація», КБ ім. О. Антонова, Льотно-дослідним інститутом (м. Жуковський, Росія), Інститутом теоретичної та експериментальної фізики РАН (м. Москва), Інститутом ядерних досліджень НАН України, Національним банком та Міністерством економіки України, ДНВП «Електронмаш», Науково-дослідним інститутом автоматизованих систем в будівництві.

Автори циклу робіт, про який тут йдеться, — талановиті фахівці, доктори наук Гаращенко Ф. Г., Закусило О. К., Зайченко Ю. П., Качинський А. Б., Кириченко М. Ф., Коба О. В., Наконечний О. Г., Стоян В. А., Хіміч О. М., Черняк О. І., — представники добре відомої у науковому світі української школи інформатики, безсумнівно заслуговують присудження їм Державної премії України в галузі науки і техніки за 2010 рік.

Іван СЕРГІЄНКО, директор Інституту кібернетики імені В. М. Глушкова НАН України, академік НАН України.