Вітчизняні вчені пропонують новий математичний апарат аналізу складних систем в умовах ризику і невизначеності

Останнім часом з’явилося багато досліджень, пов’язаних з перспективами розвитку комп’ютерної науки та вивчення складних проблем, що мають важливе соціальне й наукове значення. А також комплексних проблем, в які вкладаються значні кошти та зусилля учених. На їх розв’язання не випадково виділяються значні ресурси, оскільки на їх основі нерідко створюються новітні комп’ютерні технології.

Великі можливості в науці, економіці, проектуванні

Кластерні системи, розроблені впродовж останнього десятиріччя фахівцями Інституту кібернетики імені В. М. Глушкова НАНУ, за їх потужністю та розробленими новітніми технологіями (а їх декілька десятків) надають великі можливості при розв’язанні задач трансобчислювальної складності, до яких зводяться багато прикладних задач, що виникають у науці, економіці, проектуванні. Враховуючи цю обставину, в Інституті кібернетики та інших наукових і навчальних закладах одночасно з розвитком кластерної обчислювальної техніки активно розробляються методологія та математичні методи розв’язання сучасних надскладних наукових та практичних завдань.

Новим словом у розвитку цього напряму є результати досліджень групи українських вчених, авторів циклу робіт «Розробка нових математичних моделей, методів та інформаційних технологій розв’язування задач оптимізації, обробки та захисту інформації», який висунуто на здобуття Державної премії України в галузі науки і техніки за 2008 рік. До цієї групи належать провідні вчені інституту, Київського національного університету ім. Т. Шевченка, НТУУ «КПІ», а також відомі вчені навчальних закладів Полтави і Харкова.

Сучасна ринкова економіка насичена невизначеностями і ризиками різного змісту. Це стосується матеріального виробництва, банківських і фінансових операцій, діяльності страхових компаній тощо. Одним із завдань інформатики є створення інструментів кількісної оцінки невизначеності й ризику, засобів розрахунку цих оцінок і методів керування ризиками.

Особливість — вдале поєднання глибоких теоретичних досліджень з розв’язанням складних практичних господарських завдань

Авторським колективом виконано глибокі фундаментальні дослідження, в результаті яких розроблено новий математичний апарат аналізу складних систем в умовах ризику й невизначеності. Істотна позитивна особливість даного циклу робіт — вдале поєднання глибоких теоретичних досліджень з розв’язанням складних практичних господарських завдань. Так, наприклад, для оцінювання параметрів надійності атомних електростанцій в умовах недостатньої інформації запропоновано нові алгоритми, що значно перевищують за точністю традиційно використовувані методи. Виконано ряд проектів, спрямованих на ринкову трансформацію економіки України, для підтримки прийняття відповідальних рішень при керуванні складними високотехнологічними системами, системами автоматизованого управління виробництвом дрібносерійного типу, при моделюванні та середньостроковому прогнозуванні динаміки зміни основних макроекономічних показників економіки України.

Частина з цих проектів виконувалася на замовлення міністерств економіки та з питань європейської інтеграції, з надзвичайних ситуацій, освіти і науки.

Передумови успіху в прогнозуванні — це розробка (або адаптація вже розроблених) математичних моделей, які адекватно відображають певні процеси в економіці, та наявність, доступність і достовірність потрібних даних за тривалий час (декілька десятиліть).

На основі поєднання підходів і методів теорії прийняття рішень, статистичного і системного аналізу, дискретної та нелінійної оптимізації фахівці Інституту кібернетики створили комп’ютерну технологію підтримки прийняття відповідальних рішень, яка знайшла застосування у стратегічному плануванні та управлінні, виробничій та комерційній діяльності, проектуванні і розробці систем, а також в аналізі, моделюванні та прогнозуванні наслідків реалізації можливих сценаріїв дій при розв’язуванні тих чи інших народногосподарських або соціально-політичних проблем. Можливість адаптації компонентів та засобів створеної інформаційної технології до нових класів проблем було підтверджено практично.

Розроблений авторами цього циклу робіт апарат моделювання та розв’язування задач комбінаторної оптимізації являє собою інструмент для більш адекватного, порівняно з існуючим, оптимізаційного моделювання в різних галузях науки і практики, зокрема в економіці, геометричному проектуванні, теорії розкладів тощо. Це дозволяє по-новому, краще, а в переважній більшості випадків ефективно і точно розв’язувати існуючі й нові задачі оптимізації в економічних, транспортних, сільськогосподарських, медичних, наукових, військових, гуманітарних, соціальних, освітянських та інших складних системах.

Для деяких класів задач (цифрової обробки сигналів, розпізнавання образів тощо) встановлено, що ефект від використання оптимальних методів, моделей обчислень зіставлюваний з ефектом від використання більш сучасної елементної бази комп’ютерів.

Надзвичайна увага — захисту інформації

Членами авторського колективу розроблено нові оптимальні за точністю та швидкодією методи розв’язання завдань цифрової обробки сигналів та розв’язання завдань інформаційної безпеки. Нині дедалі більше послуг забезпечується за допомогою комп’ютерних мереж та інформаційних технологій. Обсяг інформації, що циркулює в суспільстві, щороку майже подвоюється. Значна частина цієї інформації конфіденційна — отже, вона має бути надійно захищена. Тому особливого значення набуває створення високоякісних методів захисту інформації.

Щодо вирішення завдань інформаційної безпеки, актуальність яких із року в рік зростає як для державного, так і для приватного секторів економіки, в циклі робіт знайшли відображення отримані та впроваджені результати щодо підвищення продуктивності систем двоключової криптографії (наприклад, при постановці електронного цифрового підпису) і розробки нових стійких засобів прихованої передачі повідомлень, захисту інтелектуальної власності і розвитку методів комп’ютерної стеганографії.

Розроблено нові високоточні методи розв’язання задач комп’ютерної томографії, які зокрема дають змогу поліпшувати діагностування хвороб за допомогою інформації, отриманої з медичних комп’ютерних томографів. На ці методи отримано патенти, що дозволяють їх використання на митниці для неруйнівного контролю об’єктів.

Всі ці наукові результати знайшли підтримку і визнання міжнародної наукової спільноти і сприяють зміцненню міжнародного авторитету України. Вважаю, що автори даного циклу робіт заслуговують на присудження їм Державної премії України в галузі науки і техніки.

Іван СЕРГІЄНКО, генеральний директор кібернетичного центру НАНУ, академік НАНУ.