Лаборатория № 55 «Обработки больших массивов информации в иерархических системах»

Заведующий лабораторией № 55 Александр Александрович ДорофеюкЛаборатория была создана в 1988 г. по инициативе заведующего лаб. № 25 Марка Ароновича Айзермана на базе сектора № 25.1, входившего с 1984 г. в состав этой лаборатории. Заведующим лаб. № 55 был назначен доктор технических наук, профессор Александр Александрович Дорофеюк. Следует отметить, что М. А. Айзерман всегда уделял большое внимание работам лаб. № 55, а в некоторых принимал активное участие.

В настоящее время в лаборатории работают 12 человек, в том числе 2 доктора и 2 кандидата наук. На базе лаборатории были выполнены и успешно защищены 4 докторские и 15 кандидатских диссертаций, в том числе аспирантами и соискателями из Азербайджана, Армении, Грузии, Узбекистана, Эстонии и других бывших республик СССР, из Болгарии.

Большой вклад в развитие теоретических исследований и прикладных работ в секторе № 25.1 и лаб. № 55 внесли: д.т.н., проф. А. А. Дорофеюк, д.т.н., проф. Е. В. Бауман, к.т.н. А. М. Бородкин (ныне ответственный сотрудник Департамента труда Правительства США, г. Вашингтон), к.т.н. Н. В. Завалишин (ушёл из жизни в 1986 г.), к.т.н. Т. О. Иванова (ныне руководитель исследовательской группы одной из крупных транспортных компаний США), к.т.н. Е. Н. Кузнецов, к.т.н. С. М. Меерков (ныне профессор Мичиганского университета в г. Энн Арбор, США), к.т.н. И. Б. Мучник (ныне профессор университета в г. Рочестер, США), к.т.н. А. Л. Чернявский, Ю. А. Дорофеюк, Н. Е. Киселёва, И. В. Покровская.

Тематика лаборатории: 

  • методы интеллектуального анализа сложноорганизованных данных, в том числе распознавания образов, структурно-классификационные методы анализа, моделирования и идентификации широкого класса систем управления;
  • методы структурного прогнозирования в крупномасштабных системах управления;
  • методы поддержки принятия решений в слабо формализованных системах управления, в том числе теории экспертизы и экспертных оценок, консалтинга;
  • теория и методы управления в междисциплинарных моделях организационных, социально-экономических и медико-биологических систем. 

Лаборатория является признанным в мире центром по теоретическим и прикладным работам в области классификационного анализа данных и распознавания образов. Одним из основоположников этого направления был известный советский учёный, д.т.н., проф. Эммануил Маркович Браверман, последние годы своей жизни (умер в 1977 г.) работавший в лаб. № 25 Института. В публикациях 1962—1966 гг.Э. М. Браверман поставил задачу автоматической классификации (распознавания образов без учителя) и совместно с А. А. Дорофеюком предложил первые алгоритмы её решения.

В последующем Е. В. Бауманом и А. А. Дорофеюком была поставлена задача классификационного анализа данных, которая помимо автоматической классификации охватывала задачи экстремальной группировки параметров, кусочной аппроксимации сложных зависимостей и ряд других. На базе разработанного вариационного подхода были предложены эффективные итерационные алгоритмы, проведен их теоретический анализ и компьютерное моделирование. В последние годы теория классификационного анализа была распространена на динамические данные (траектории). Был выявлен класс задач, для которых удалось разработать алгоритмы глобальной оптимизации соответствующих критериев.

Для решения некоторых типов задач с достаточно высоким уровнем неопределённости была развита теория размытого классификационного анализа, позволившая синтезировать оригинальные алгоритмы размытой классификации (Е. В. Бауман, А. А. Дорофеюк, Ю. А. Дорофеюк).

В настоящее время на базе методологии классификационного анализа активно развиваются теоретические, программно-алгоритмические и прикладные исследования методов структурного прогнозирования в крупномасштабных системах управления (Ю. А. Дорофеюк).

В последние 15 лет в лаборатории интенсивно развивается научное направление, связанное с методами поддержки принятия решений в слабо формализованных системах управления. Наибольшее внимание здесь уделяется разработке методов и процедур коллективной многовариантной экспертизы (А. А. Дорофеюк, И. В. Покровская, А. Л. Чернявский). Эти методы, в отличие от классических процедур коллективной экспертизы, позволяют получать надёжные экспертные оценки в условиях существования нескольких заметно разнящихся точек зрения, конфликтности взаимоотношений экспертов, противоречивых суждений об их компетентности. Происходит это за счёт того, что эксперты работают в нескольких независимых экспертных комиссиях, в каждую из которых входят «условно компетентные», не конфликтующие эксперты, придерживающиеся одной и той же точки зрения. Важным элементом методов многовариантной экспертизы является процедура перекрёстной экспертизы, позволяющей за счёт обсуждения в каждой экспертной комиссии «чужих» предложений (из других комиссий) получать полный перечень положительных и отрицательных характеристик всех предложений, что чрезвычайно важно для лиц, принимающих решения.

На базе разработанных процедур многовариантной экспертизы были предложены консалтинговые методы исследования сложных социально-экономических и организационных систем управления.

Тематика исследований лаборатории представляется весьма перспективной и в теоретическом, и в прикладном аспектах. Предполагается её развитие как в сторону исследования новых классов объектов, так и с привлечением нового математического аппарата исследования качественных характеристик объектов и разработки методов принятия решений в условиях неопределённости.

Разработанные методы, процедуры и алгоритмы использовались при решении широкого класса прикладных задач. Среди технических задач основное внимание уделялось проблемам идентификации и автоматизации управления сложными технологическими процессами, в том числе каталитического крекинга нефти, производства полиэтилена высокого давления, процессов неразрушающего контроля высокопрочных оболочек ракет, управления в процессе нормальной эксплуатации мощными СВЧ-приборами и др. Среди медико-биологических задач следует отметить дифференциальную диагностику и выбор схем лечения для некоторых заболеваний в кардиологии, пульманологии, онкологии, нейрохирургии и др.

В последние годы основные прикладные работы лаборатории были связаны с анализом и совершенствованием крупномасштабных социально-экономических, организационных и медико-биологических систем управления. Здесь необходимо отметить следующие работы: 

  • анализ и совершенствование системы управления региональным здравоохранением, региональным пассажирским автотранспортом;
  • совершенствование межбюджетных отношений федерального центра и субъектов РФ;
  • анализ уровня социального развития регионов РФ и разработка системы эффективного распределения финансовой помощи из федерального бюджета;
  • совершенствование налоговой политики и системы сбора налогов;
  • совершенствование системы оплаты труда в бюджетной сфере, обоснованный выбор минимального размера оплаты труда;
  • анализ и совершенствование системы внутриведомственного контроля Министерства транспорта РФ;
  • разработка методики оценки эффективности организации и качества проведения работ по содержанию жилищного фонда, территорий жилых кварталов и объектов внешнего благоустройства крупного города (на примере Москвы);
  • диагностика ранних стадий гипертензии и некоторых онкологических заболеваний по данным пульсового сигнала лучевой артерии (руководитель работ — с.н.с. лаб. № 15, к.т.н. А. А. Десова). 

Лаборатория сотрудничает с рядом крупных научных центров за рубежом, в частности, с Мичиганским (г. Энн Арбор) и Мэрилендским университетами (США), ИНРИА и Университетом Париж IX (Франция), Международным институтом прикладного системного анализа (Австрия), Римским (вторым), Удинским и Солернским университетами (Италия), техническими университетами в гг. Аахене и Брауншвейге (Германия).

К настоящему времени сотрудниками лаборатории опубликовано более 500 работ, в том числе 18 монографий.

Результаты теоретических и прикладных работ докладывались и получили высокую оценку на многочисленных международных и всероссийских конференциях.