Тезисы
апрель 2017

Застосування експертних систем для прогнозування міграції забруднюючих речовин в природних дисперсних середовищах


Запорожець Ю. А.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

На сьогоднішній день розроблено велику кількість концептуальних математичних моделей, що дозволяють прогнозувати міграцію рідин в пористих середовищах, поширення теплоти в ґрунтових системах і, в результаті, міграцію розчинених речовин. Однак при більш детальному розгляді кожної з моделей виявляється, що частина з них має в своєму розпорядженні достатньо великі припущення і наближення. З іншого боку, існують більш повні феноменологічні моделі, що включають в себе досить глибокий опис хімічних і фізичних процесів, що протікають в ґрунті. Однак через складність і динамічності цих процесів основною проблемою при їх математичному описі є велика кількість параметрів, коефіцієнтів, граничних умов, необхідних для визначення, і, як наслідок, складність їх використання фахівцями-практиками (найбільш відомі комп'ютерні моделі – FeFlow, Hydrus2D/3D, ModFlow). Додатковим недоліком виступає і потреба у великих обчислювальних ресурсах для забезпечення виконання розрахункових операцій. Ця проблема в даний час вирішується за допомогою суперкомп'ютерів, однак не всі фахівці-практики мають до них доступ.

Тому поряд зі складними феноменологічними моделями є велика потреба в досить точних для практичного використання моделях, які могли б бути застосовані для вирішення повсякденних завдань прогнозування на персональних комп'ютерах в умовах звичайних установ і підприємств.

В цьому відношенні велику перспективу мають функціональні моделі ґрунтових процесів, експертні та географічні інформаційні системи. Наявність великих обсягів експериментальних даних як за розподілом (тимчасовому і просторовому) забруднюючих речовин в ґрунті, так і за фізико-хімічними властивостями ґрунтів, накопичених в науково-дослідних організаціях, створює передумови для використання експертних систем з метою їх ефективної обробки. Експертні системи обробки даних відрізняються від звичайних систем тим, що в них використовуються правило-орієнтований апарат представлення знань, символьний висновок і евристичний пошук рішення (в якості альтернативи використання відомого алгоритму) [1]. Виходячи з цього, основним призначенням експертних систем є рішення неформалізованих задач, що робить їх застосування для вирішення завдань в області екології, зокрема для прогнозування міграції домішок в ґрунтах, досить ефективним.

При цьому експертні системи не відкидають і не замінюють традиційного підходу до розробки програм, орієнтованих на рішення формалізованих задач, а гармонійно їх доповнюють. Тому з метою вдосконалення рішень таких завдань широке поширення набувають інструменти, побудовані на базі гібридизації окремих елементів експертних систем і нейронних мереж, що дозволяє використовувати їх основні переваги та уникнути в ряді випадків окремих недоліків.

Таким чином, складність формалізації задач в аналізованій предметній області, різноманіття процесів що впливають, а також різнорідність експериментальних даних по міграції хімічних речовин в ґрунті робить застосування експертних систем актуальним завданням.

References
  1. Люгер, Дж. Ф. Искусственный интеллект: стратегии и методы решения сложных проблем / Дж. Ф. Люгер. – М.: Вильямс, 2003. – 864 с.