Лаборатория № 37 «Анализа и моделирования информационных процессов»

Лаборатория создана в 1964 г. С момента её создания заведующим лабораторией по 1992 г. был доктор технических наук, профессор, лауреат Государственной премии Владимир Лазаревич Эпштейн (1927 — 2008 гг.). С 1992 г. лабораторией руководит кандидат технических наук Владимир Аронович Грузман.

Заведующий лабораторией № 37 Владимир Аронович ГрузманВ штате лаборатории — 15 сотрудников, в том числе 3 доктора наук и 5 кандидатов.

С момента возникновения в лаборатории велись работы по исследованию потоков информации и созданию промышленных АСУ. Первой такой системой, разработанной совместно с УГПИ «Металлургавтоматика», «ВНИИАчермет», МИСИС и ПНИИУВМ, был управляющий вычислительный комплекс «Листопрокат». Это была одна из первых в стране крупных промышленных автоматизированных информационно-управляющих систем, работающих в реальном масштабе времени. Система внедрена на заводе «Запорожсталь» в 1971 г. За этим последовали другие крупные разработки и внедрения.

За достижения в применении вычислительной техники в народном хозяйстве В. Л. Эпштейн и несколько других учёных и специалистов были удостоены Государственной премии.

Параллельно лаборатория вела исследования и практические разработки в области автоматизации проектирования систем управления.

В результате в 1988 г. был создан комплекс средств автоматизированной разработки информационно-управляющих систем «АРИУС», который обеспечивал автоматизацию проектирования и разработки информационных систем на основе использования документо-ориентированного языка функциональных спецификаций (авторы: В. Л. Эпштейн и В. И. Сеничкин). Реализовали проект В. А. Грузман, В. Г. Волин и др.

В дальнейшем приоритетным направлением работ лаборатории стали исследования в области гипертекстовых систем представления знаний и научно-технических коммуникаций.

Разработаны макромодель представления научных знаний, интерактивные процедуры манипулирования знаниями, три экспериментальных АРМа различного назначения, в том числе экспериментальная гипертекстовая база знаний теории управления. Исследованы и разработаны система фундаментальных понятий и соответствующих терминов антропоцентрического информационного взаимодействия, как новой научной дисциплины.

Концептуальными проблемами современной информатики занимается группа, руководимая к.ф.-м.н. В. И. Бодякиным. Этой группой разработан нейросемантический способ (НСС) представления информации, сущность которого заключается в возможности преобразования любого линейного информационного потока в многодольный иерархический граф с вершинами из нейроподобных элементов. Особой характеристикой НСС является автоструктуризация. Это существенный шаг к интеллектуализации обработки крупномасштабных потоков неструктурированной информации.

На базе НСС созданы макет ассоциативной памяти, нейросемантический регулятор и проект крупномасштабной интеллектуальной системы. Группой также разработан проект саморазвивающейся социально-экономической структуры «Информоград». Для организации коммуникации между социально-экономическими структурами предложен оригинальный способ организации чрезвычайно экономичной системы низкоорбитальных космических аппаратов «Русь». Следующим этапом в деятельности группы будет практическое воплощение новаторских идей и проектов в жизнь.

Группа сотрудников, руководимая д.т.н. В. А. Уткиным, ведёт работы в области создания алгоритмов управления на скользящих режимах в задачах адаптивного управления и идентификации.

Разработанные декомпозиционные методы синтеза систем управления могут быть использованы для управления многомерными нелинейными системами широкого класса, функционирующими в условиях неопределённости оператора объекта управления и при воздействии внешних неконтролируемых возмущений. В теории управления полученные результаты являются новаторскими. Совершенствование этих подходов в различных задачах управления позволит создать широкий спектр методик синтеза систем управления сложными нелинейными объектами.

К настоящему времени сотрудниками лаборатории опубликовано более 250 работ, в том числе 5 монографий.

В настоящее время в лаборатории ведутся исследования в нескольких областях.

Моделирование информационных процессов:

  • теоретическое обоснование нейросемантического подхода и исследование его свойств и характеристик для создания эффективного механизма автоструктуризации информационных потоков;
  • разработка экспериментально-исследовательской компьютерной модели ассоциативной памяти на базе механизма автоструктуризации;
  • разработка математических и компьютерных моделей автоструктуризации для трех классов информационных потоков (белый шум, периодический сигнал и реальные данные).

Синтез систем с разрывными управлениями:

  • наблюдателей состояний динамических систем на основе каскадного подхода в линейной и нелинейной постановках;
  • инвариантных систем на основе методов систем с разделяемыми движениями;
  • задач слежения и автономного управления относительно выходных переменных при наличии внешних неконтролируемых возмущений и при наличии сигнальных и параметрических возмущений;
  • электромеханических систем, в частности, роботов-манипуляторов и электроприводов различного типа.

В лаборатории ведутся практические работы по созданию автоматизированных информационных систем.


ВЛАДИМИР ЛАЗАРЕВИЧ ЭПШТЕЙН

8.03.1927 — 24.08.2008

Эпштейн Владимир ЛазаревичВ 1950 г. окончил Московское высшее техническое училище им. Н. Э. Баумана. Специалист в области автоматизированных информационно-управляющих систем и гипертекстовых систем представления знаний. Профессор, доктор технических наук, лауреат Государственной премии СССР за разработку теоретических основ и методологии создания и широкого внедрения систем организационного управления с использованием ЭВМ.

С 1950 г. по 1964 г. прошёл путь от инженера на машиностроительном заводе до Главного конструктора Специального бюро вычислительной техники Министерства чёрной металлургии СССР. В 1964 г. поступил на работу в Институт проблем управления в лабораторию профессора А. Б. Челюсткина. В дальнейшем был избран заведующим созданной им же Лаборатории оперативных информационных систем (лаб. № 37), которая позже стала называться Лабораторией гипертекстовых систем представления знаний.

На рубеже 50-60-х годов, когда на смену релейным начали приходить электронные вычислительные машины, В. Л. Эпштейн предложил создать специализированную ЭВМ для автоматического управления раскроем проката, разработал архитектуру и алгоритмы оптимального адаптивного управления летучими ножницами в реальном масштабе времени. Это позволило построить первые в отечественной металлургии (и одни из первых в мире) цифровые вычислительные машины «Сталь-1» и «Сталь-2» для управления раскроем проката на технологических линиях прокатных станов Магнитогорского металлургического комбината. В дальнейшем это направление развивали многие учёные и научные коллективы. В середине 60-х в сферу научных интересов В. Л. Эпштейна вошли проблемы проектирования автоматизированных систем управления производством. В этот период он разработал основы теории информационного отображения промышленных объектов, тезаурусный принцип построения отраслевых информационных языков, методологию описания и анализа потоков информации в системах организационного управления. Наряду с этим Владимир Лазаревич организовал проектирование управляющего вычислительного комплекса (УВК) «Листопрокат» для прокатного производства завода «Запорожсталь» с участием сотрудников Института проблем управления и нескольких отраслевых институтов. В 1971 г. УВК «Листопрокат» был принят в эксплуатацию, став одним из первых крупномасштабных проектов интегрированной информационно-управляющей системы реального времени.

Опыт его разработки и внедрения показал, что проектирование АСУ — не единовременный акт, а процесс постоянного совершенствования и развития с участием производственного персонала. Стала очевидной необходимость разработки теории, методов, языковых и программных средств автоматизированного проектирования АСУ.

В начале 70-х годов В. Л. Эпштейн и его лаборатория вели работы по этому новому направлению и проекту, получившему название АРИУС (автоматизация разработки информационно-управляющих систем). В то время абсолютно новаторскими были идеи архитектурного подхода к проектированию, идеи создания непроцедурного языка функциональных спецификаций и синтеза машинных процедур их обработки. Тульское НПО «ОКА», Калининское СПКБ АСУ, ГИВЦ Министерства просвещения СССР и другие проектные и научные организации успешно использовали экспериментальную версию АРИУС. В 1988 г. работы по программно-математическому обеспечению АРИУС были завершены, приняты межведомственной комиссией, рекомендованы для промышленного применения и приобретены Академией наук ВНР. К сожалению, перестройка в стране прервала работы по перспективному направлению.

В 1991 г. в журнале «Автоматика и телемеханика» В. Л. Эпштейн опубликовал статью «Гипертекст — новая парадигма информатики». В то время слово «гипертекст» мало кто знал, сеть Internet делала первые шаги, а «всемирная паутина» попросту не существовала. Тем не менее, директор ИПУ академик В. А. Трапезников поддержал это направление, лаб. № 37 приступила к поисковым работам в этой новой области фундаментальных исследований и вскоре была переименована в «Лабораторию гипертекстовых систем представления знаний». Заслуживают внимания полученные В. Л. Эпштейном в это время результаты: система основных понятий и терминов антропоцентрического информационного взаимодействия; комплекс выполненных в лаб. № 37 прикладных разработок, в том числе гипертекстовая база знаний фрагмента структурной теории распределённых систем А. Г. Бутковского; «ноу-хау» электронного представления научных публикаций для маркетинга и реализации по каналам Интернет.

В последние годы жизни научные интересы В. Л. Эпштейна лежали в области проблем гипермедиального представления знаний и научных коммуникаций в информационном пространстве «всемирной паутины» Интернет (В. Л. Эпштейн. Предвидимое будущее научных журналов // «Проблемы управления», 2004 г., № 1, стр. 2–15).

В. Л. Эпштейн является автором более 150 публикаций, в том числе монографий «Потоки информации в системах управления» и «Языковые средства архитектора АСУ», выдержавших несколько изданий. Он был автором и создателем CD-дисков, посвящённых 60- и 65-летию ИПУ РАН.