Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,087

Шайкенова О.В.

В качестве одной из составляющих экологической культуры (ЭК) является знание экологических ситуаций и умения их разрешать. Анализ существующих источников литературы по формированию ЭК показывает, что в них отсутствует решение задач управления экологическими ситуациями. Путем изучения экологических ситуаций, возникающих в процессе образовательной и производственной деятельности, сформированы положения, позволяющие успешно формировать ЭК через идентификацию экологических ситуаций (ЭС) и набор методов их решения.

Предлагается следующая методология решения задачи формирования ЭК на основе математической модели через модель Бокуса - Наура:

sit (t) - обозначается экологическая ситуация, возникающая в ходе деятельности;

f - параметр, характеризующий возникшую ситуацию;

f - номер зоны пространства, где произошла экологическая ситуация, (обозначение Zi , f);

f - управляющее воздействие, которое необходимо осуществить в данной ситуации. Тогда sit (t) можно представить как кортеж f

f - - множества допустимых значений параметров ЭС и управляющих воздействий, характеризующих ЭС. С учетом сделанных допущений формализованная постановка решаемой задачи обучения управлению экологическими ситуациями (УЭС) моет быть представлена следующим образом.

Для различных подсистем экологического кластера должен быть разработан перечень ЭС f, их параметров и управляющих воздействий. Кроме того необходимо разработать алгоритм анализа и синтеза новой f из множества f, для которой выполняются условия:

f, где N - мощность множества f.

Опыт лица, принимающего решение (ЛПР) по выбору номенклатуры ЭС, выражается чаще всего качественными формулировками. Это обстоятельство требует разработки математических моделей описания ЭС в логико-лингвистических терминах, допускающих работу с зависимостями качественного типа. Такие модели наглядны и удобны для обучающихся, имеют выразительную способность, близкую к естественному языку, широко используются при создании баз и банков знаний, хотя они обладают слабой чувствительностью к точности исходных данных. При этом используется аппарат фреймовых представлений, языка представления знаний в интеллектуальных системах.

С учетом ЭС, возникающих в повседневной жизни, образовании и производственной деятельности, их можно с требуемой степенью полноты описать набором следующих характеристик:

  • наименование ситуации f;
  • набора признаков ситуации, по которым ее можно идентифицировать f;
  • место возникновения ситуации f
  • возможные причины ситуации f;
  • действия в ЭС f;
  • последствия ЭС f.

Sit(t)={ ff ff f f}

Модель структуры Str Mod (Sit) для Sit задана двумя ориентированными графами: J  J2.

В этих графах определяются вершины на множествах {Name, param1, param2...paramN} и {Name, A1,A2...Al}.

Ребра определяются отношениями «нетранзитивно зависит от» и «выполнить за». Граф J1 учитывает взаимосвязь между параметрами ЭС, а граф J2 между действиями по ее устранению.

Список ЭС и их характеристик составляется ведущими специалистами по экологии, и работники образования разрабатывают дидактический материал для визуализации (рисунок 1).

p

Рис 1 - Визуализация характеристик экологической ситуации

Для производственной деятельности, связанной с экологически опасными процессами, необходимы алгоритмы идентификации и синтеза новых ЭС. Для этого могут быть использованы информационно-измерительные системы управления. Для сравнения ЭС с описанными и уже находящимися в базе данных ситуациях можно применить метрику γ, удовлетворяющую всем известным аксиомам метрики. В качестве нормы метрики для учета всех характеристик ЭС использованы: lp - норма, где р - число характеристик.

f,

где f - функция расстояния между i - характеристиками.

Применение метрики по критерию близости позволяет составить матрицу расстояний между ситуациями и на ее основе объединить в кластеры ЭС и использовать информационные технологии для принятия решения по ним.

После того, как множество ЭС разбито на кластеры и для них определены центроиды, можно реализовать следующий алгоритм идентификации возникшей ЭС (рисунок 2).

p

Рис.2 - Алгоритм идентификации возникшей ЭС

Визуальная модель описания ЭС и алгоритм идентификации помогут и обучающим, и обучающимся осознать ее сущность, идентифицировать ее и принять меры к ее реализации.