Проекты ученых ИДСТУ СО РАН поддержаны грантами Российского научного фонда

Три научно-исследовательских проекта ученых Института динамики систем и теории управления имени В.М. Матросова СО РАН получили поддержку Российского научного фонда в рамках конкурса малых отдельных научных групп. Работы будут выполняться в 2022–2023 годах.

Ведущий научный сотрудник ИДСТУ СО РАН, кандидат физико-математических наук Александр Аркадьевич Косов руководит проектом «Разработка методов моделирования, идентификации и управления формациями с распределенными характеристиками».

«Работа нашей группы направлена на продвижение в решении фундаментальной научной проблемы создания конструктивной теории управления большими группами подвижных автономных объектов с такими распределенными характеристиками, как плотность, концентрация, вероятность успешного выполнения заданной полезной работы. К представителям таких формаций относятся группы автономных подводных роботов, стаи беспилотных летательных аппаратов. С этой же точки зрения можно рассматривать и изучать распространение бактерий или вирусов в организме человека с учетом иммунного ответа», — рассказывает Александр Аркадьевич.

Развитие теории управления техническими системами в этом направлении обусловлено появлением, развитием и широким применением в последние десятилетия новых типов таких систем. К ним относятся беспилотные летательные аппараты, автономные подводные роботы, составные космические конструкции и другие системы взаимодействующих динамических объектов, образующих движущиеся формации.

«При этом наблюдается тенденция к миниатюризации подвижных объектов, необходимость их организации в рои или стаи, включающие очень большое число объектов. Это неизбежно приведет к появлению описания их моделей в терминах макропараметров, аналогично тому, как это происходило на этапе становления гидро- и газодинамики, термодинамики, химической кинетики», — отмечает руководитель исследования.

Успешное развитие новейших инженерных технологий по созданию и применению стай автономных роботов, роев беспилотных летательных аппаратов, групп координируемых аппаратов, осуществляющих мониторинг и идентификацию параметров нестационарных физических полей и других подобных инженерных систем с элементами искусственного интеллекта возможно только на основе конструктивной теории управления формациями с распределенными характеристиками.

Руководителем научной группы по теме «Разработка эвристик для повышения эффективности современных алгоритмов решения проблемы максимальной выполнимости (MaxSAT)» выступает научный сотрудник ИДСТУ СО РАН Степан Евгеньевич Кочемазов.

«Современные алгоритмы решения проблемы булевой выполнимости (SAT) считаются одной из историй успеха в современной Computer Science. Если 20 лет назад они были применимы лишь к небольшим задачам с сотнями переменных и дизъюнктов, то сегодня SAT-решатели успешно справляются с проблемами, кодировка которых включает сотни тысяч переменных и миллионы дизъюнктов. Это позволило многим смежным областям, в которых постановка задачи позволяет естественным образом выразить её через двоичную логику, в свою очередь пережить активную фазу развития. Одна из таких областей связана с т.н. проблемой максимальной выполнимости (MaxSAT). Более конкретно, MaxSAT представляет собой оптимизационное обобщение SAT», — говорит Степан Евгеньевич.

На данный момент интерес к MaxSAT обуславливается тем, что большинство практических задач значительно более естественным образом формулируются именно в оптимизационном контексте. При этом, в отличие от эвристических и жадных алгоритмов, современные MaxSAT-решатели позволяют найти точное решение для сформулированной задачи и доказать, что оно является точным.

В рамках настоящего проекта предполагается исследовать и улучшить эффективность CDCL-решателей, применяемых в контексте MaxSAT-алгоритмов. Для этих целей будут разработаны специализированные эвристики. Успешное достижение целей проекта имеет очевидную практическую значимость: новые MaxSAT-решатели позволят решать практические задачи из более широкого спектра и за меньшее время по сравнению с решателями текущего года.

Одна из трех научных групп Института динамики систем и теории управления имени В.М. Матросова СО РАН, получивших грант РНФ, будет заниматься моделями, методами и средствами создания интегрируемых проблемно-ориентированных интеллектуальных помощников на основе модельно-ориентированного подхода.

«Методы искусственного интеллекта всё интенсивнее внедряются в нашу жизнь, например, появляются различные чат-⁠боты, программы-⁠роботы, интеллектуальные помощники или виртуальные ассистенты, которые частично могут заменить человека при обращении в службу поддержки или помочь что-то выбрать. Это хорошо, но процесс создания подобных систем сейчас сложен и требует знания языков программирования, в том числе специализированных», — говорит заведующий лабораторией Информационно-телекоммуникационных технологий исследования техногенной безопасности ИДСТУ СО РАН, кандидат технических наук Александр Юрьевич Юрин.

В проекте ученые будут реализовывать принцип «программирование без программирования» — когда пользователь, рисуя схемы или диаграммы определенного вида, создает программу, описывающую логику поведения подобного интеллектуального помощника, и одновременно с этим синтезируется программный код.

«Для испытания нашей технологии будет рассмотрена задача поддержки технических специалистов при диагностике системы электроснабжения «Сухой Cуперджет», когда на основе информации из бортовой системы технического обслуживания необходимо сформировать список систем-⁠кандидатов на отказ и для каждой из них определить список работ как по проверке системы, так и по устранению отказа», — объясняет Александр Юрьевич.

На данный момент конкурс «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» 2021 года — самый массовый в истории РНФ. На конкурс было подано более девяти тысяч заявок, поддержку получили 1822 проекта, в их числе — 32 из Иркутской области.