КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер 22-71-10121

НазваниеРазвитие теоретических основ поддержки принятия решений для задач эвакуации при чрезвычайных ситуациях в нечетких условиях

РуководительГерасименко Евгения Михайловна, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет", Ростовская обл

Период выполнения при поддержке РНФ

07.2022 - 06.2025

Конкурс№71 - Конкурс 2022 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах, 01-201 - Искусственный интеллект и принятие решений

Ключевые словаПринятие решений, искусственный интеллект, теория графов, эвакуация, нечеткая логика, чрезвычайные ситуации, многокритериальная оптимизация

Код ГРНТИ28.23.01

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Проект направлен на решение фундаментальных задач в области принятия решений и искусственного интеллекта, в частности, на решение новой для коллектива научной проблемы развития теоретических основ поддержки принятия решений для задач эвакуации при чрезвычайных ситуациях в нечётких условиях, а именно на разработку и исследование новых моделей, методов и алгоритмов принятия многокритериальных групповых решений при эвакуации людей из зданий, станций метро и др. объектов в нечётких условиях, разработку систем нечёткого вывода, основанных на правилах «ЕСЛИ-ТО» для задач массовой эвакуации в случае стихийных бедствий, подходов к принятию эвакуационных решений с учетом ограниченных пропускных способностей мест расположения пострадавших, в том числе на основе реверсирования движения, что позволяет перевезти максимальное число пострадавших при массовой эвакуации. Задачи эвакуации пострадавших при чрезвычайных ситуациях, стихийных бедствиях и других происшествиях на сегодняшний день имеют высокую научную и социальную значимость. При наступлении чрезвычайной ситуации необходимо принимать срочные меры для спасения жизни и здоровья людей, уменьшения неблагоприятных последствий происшествия. Такие меры называют принятием решений в задачах эвакуации. Особая сложность заключается в необходимости быстрого реагирования и принятия решения, что связано с большими трудностями в условиях воздействия неблагоприятных факторов, дефицита времени и исходной неопределенности. В таких условиях лицу, принимающему решение, сложно дать точный прогноз относительно развитии чрезвычайной ситуации, предоставить достоверные оценки всех возможных показателей. Таким образом, необходимо вовлечение группы экспертов, обладающих достаточными профессиональными знаниями, для принятия эффективного решения. Традиционно в задачах группового принятия решений эксперты имеют равные веса, однако, при этом возникает проблема назначения адекватных весов каждому эксперту в зависимости от его опыта и квалификации. Вместе с тем необходимо учитывать также различную степень осведомленности эксперта о каждом атрибуте, поскольку использование одного и того же веса для каждого из атрибутов будет приводить к некорректному решению. Таким образом, актуальной проблемой при принятии решений в чрезвычайных ситуациях является задача определения весов для различных экспертов, а также установления различных весов по различным атрибутам. Сомнения лиц, принимающих решения, при выборе наилучшей стратегии эвакуации или определении очередности эвакуации, наилучшем размещении пострадавших с учётом всех характеристик зданий и комнат для эвакуации с учетом их ограниченной вместимости очевидны. Сомнения и неопределённость могут быть следствием воздействия окружающей среды, ее динамического характера, отсутствия полных сведений обо всех атрибутах эвакуации, сложности учета всех факторов эвакуации и пр. Однако данная задача не была освещена в литературе в полной мере. Неполнота и неточность имеющихся входных данных не позволяют использовать вероятностные или статистические методы. В таким случаях наиболее эффективным инструментом, используемым для принятия решений в условиях чрезвычайных ситуаций, является нечеткая логика. Важнейшей задачей принятия решения в чрезвычайных ситуациях является задача массовой эвакуации в случае стихийных бедствий, таких как наводнения, ураганы и пр. Массовая эвакуация в городских условиях чрезвычайна сложна, требует большого опыта и знания специалистов и дорогостояща. На принятие решение о массовой эвакуации влияют различные параметры, в том числе должны учитываться транспортные возможности, расположение и вместимость убежищ, стоимость эвакуации, выбор наилучших маршрутов, приводящий к наиболее быстрой эвакуации. При разработке плана массовой эвакуации исследователь сталкивается с неточностью, неполнотой данных, качественными оценками, погрешностями прогнозов. Разработка системы нечеткого вывода, основанной на правилах «ЕСЛИ-ТО», для принятия эвакуационных решений является важной задачей эвакуационного принятия решений. Принятие решений о выборе маршрута при эвакуации связано с рядом проблем, в частности, при эвакуации станций метро, необходимо оценить скопления людей, их реакцию, возможные задержки передвижения и прочие факторы. Благодаря возможности использования функций принадлежности, можно получить более точные модели лингвистических концепций для более эффективного принятия решений. Использование нечетких множеств, нечётких интуиционистских множеств, нечетких множеств типа 2 и колеблющихся нечетких множеств позволит принимать решения в условиях сомнения экспертов, их неопределённости при выборе конкретной функции принадлежности при групповом принятии решений. В задачах массовой эвакуации и группового многокритериального принятия решений в нечетких условиях сомнения и неуверенность лиц, принимающих решения, связаны с выбором конкретного значения функции принадлежности, когда эксперты не могут договориться и согласовать единое значение, когда есть некоторая погрешность в оценке, или когда нет возможности выразить конкретную степень принадлежности четким числом, и эксперт вынужден оценивать ее в виде нечеткого числа. Таким образом, сложности в согласовании связаны с конкретной степенью принадлежности в задачах, содержащих исходную неопределённость, могут быть описаны с помощью аппарата нечётких колеблющихся множеств, нечётких интуиционистских множеств и нечётких множеств типа 2. Представленные расширения нечётких множеств позволяют выразить имеющуюся нечеткую информацию более полно тем самым приводя к эффективным решениям в условиях имеющейся неполноты и неточности информации. В результате выполнения проекта будут осуществлены фундаментальные научные исследования в области эвакуационного принятия решений при чрезвычайных ситуациях в нечетких условиях. Будут разработаны новые методы и подходы к решению задач принятия решения в условиях нечёткой эвакуации, основанные на модифицированных операторах агрегирования и модифицированных методах порядка предпочтения по сходству с идеальным решением с целью выбора наиболее оптимальной стратегии эвакуации. Особое внимание будет уделено разработке подходов к нахождению различных весов для разных экспертов, а также установлению различных весов эксперта по различным атрибутам. Будут разработаны модифицированные системы нечёткого вывода, основанные на правилах «ЕСЛИ-ТО» для задачи массовой эвакуации в случае стихийных бедствий, позволяющие работать в условиях интуиционистских, колеблющихся нечетких множеств, нечетких множеств типа 2. Будут разработаны новые модифицированные методы многокритериального группового принятия решений в области лексикографической эвакуации, учитывающие как статический, так и динамический характер эвакуации, позволяющие определить порядок транспортировки пострадавших в убежища в нечетких интуиционистских условиях, предполагающих учет погрешности в оценках эксперта, нечетких колеблющихся условиях, позволяющих учесть несовпадающие мнения экспертов относительно выбора конкретной степени принадлежности, нечётких множеств типа 2, позволяющих моделировать нечёткость функции принадлежности, качественной информации и словесных оценок экспертов, представленных лингвистическими переменными. Будут разработаны подходы к принятию эвакуационных решений с учетом ограниченных пропускных способностей мест расположения пострадавших (комнаты при эвакуации зданий и помещений при массовой эвакуации) и на основе реверсирования движения, что позволяет перевезти максимальное число пострадавших при массовой эвакуации. Научная новизна проекта заключается в разработке и исследовании новых методов и подходов к принятию решений в задачах эвакуации при чрезвычайных ситуациях в нечётких условиях различного рода с использованием расширений нечеткой логики, построении систем нечёткого вывода в условиях массовой эвакуации, новых модифицированных подходов к многокритериальному групповому принятию эвакуационных решений в нечётких условиях различного типа.

Ожидаемые результаты
Значимость ожидаемых результатов выполнения проекта обусловлена выбором актуального научного направления исследований, включающего исследования в области теории принятия решений, нечеткой логики и ее расширений, искусственного интеллекта, теории графов, оптимизации, нечеткого математического и эвакуационного моделирования для разработки подходов к принятию решений в задачах эвакуации при чрезвычайных ситуациях в нечётких условиях, в частности, моделей, методов и алгоритмов принятия многокритериальных групповых решений при эвакуации зданий, станций метро и др. объектов в нечётких условиях, разработки систем нечёткого вывода для задач массовой эвакуации в случае стихийных бедствий, подходов к принятию эвакуационных решений с учетом ограниченных пропускных способностей мест расположения пострадавших, в том числе на основе реверсирования движения. Ожидаемыми результатами проекта станут: 1) аналитический обзор и анализ аналогов и теоретических основ, методов и подходов к решению проблем многокритериального и многокритериального группового принятия решения для задач эвакуации при чрезвычайных ситуациях в нечетких условиях. Будет сформулирована новая трактовка указанной проблемы, включающая применение расширений нечётких множеств для учета сомнений и неуверенности экспертов и лиц, принимающих решения, что позволит повысить эффективность эвакуационных процедур в целях обеспечения безопасности населения; 2) новые стратегии и модели принятия решений в задачах эвакуации при чрезвычайных ситуациях, отличающиеся возможностью учета ограниченных пропускных способностей промежуточных убежищ и их способностью размещать эвакуируемых, основанные на модифицированных операторах агрегирования и модифицированных методах порядка предпочтения по сходству с идеальным решением, позволяющие установить и учесть вес для каждого эксперта на основе оценки различных атрибутов; 3) новые модели нечёткого вывода, основанные на правилах «ЕСЛИ-ТО» для решения задач массовой эвакуации в случае наводнений, ураганов и др. стихийных бедствий, позволяющие принимать решения об эвакуации, частичной эвакуации, отказе от эвакуации и др.; 4) новые модифицированные алгоритмы принятия решений для транспортировки максимального числа пострадавших в нечетких интуиционистских, колеблющихся условиях, на основе использования нечетких множеств типа 2, позволяющие с помощью методики контрпотока реверсировать движение и доставить большее число пострадавших в безопасные зоны; 5) новый метод лексикографической эвакуации максимального числа пострадавших, позволяющий с помощью многокритериального группового принятия решений с использованием нечетких интуиционистских множеств выбирать эффективные эвакуационные стратегии в условиях мгновенной и динамической эвакуации и необходимости учета погрешности в оценках эксперта; 6) новый метод эвакуации максимального числа пострадавших на основе многокритериального группового принятия решений в условиях мгновенной и динамической лексикографической эвакуации с использованием аппарата нечётких колеблющихся множеств, позволяющий учесть сомнения экспертов при выборе степени принадлежности или невозможность лиц, принимающих решения, согласовать единое оценочное значение; 7) новый метод лексикографической эвакуации максимального числа пострадавших в условиях мгновенной и динамической эвакуации с помощью нечетких множеств типа 2, позволяющий на основе многокритериального группового принятия решения определить порядок транспортировки пострадавших в убежища, выбрать наилучшую концепцию эвакуации с учетом нечёткого характера оценочного значения степени принадлежности; 8) программно-алгоритмический комплекс, реализующий разработанные модели, методы и алгоритмы принятия решений для задач эвакуации при чрезвычайных ситуациях в нечётких условиях, позволяющий провести вычислительный эксперимент, получить практическую оценку эффективности результатов исследования на тестовых задачах, а также обобщить результаты и выработать рекомендации по их применению. Ожидаемыми результатами также являются публикации в реферируемых научных журналах и журналах из базы данных Scopus, Web of Science, объекты интеллектуальной собственности, подтвержденные зарегистрированными программами для ЭВМ. Научный коллектив по результатам проекта предполагает опубликовать в российских и зарубежных научных изданиях не менее 26 публикаций, из них 14 статей в изданиях, индексируемых в базах данных Scopus и Web of Science, 12 статей – индексируемых в базе данных РИНЦ. Все основные результаты проекта будут представлены на международных научных конференциях высокого уровня. В ходе реализации проекта планируется создать 4 свидетельства о регистрации программы для ЭВМ. Научная значимость проекта состоит в разработке и исследовании новых подходов к многокритериальному и многокритериальному групповому принятию решений при эвакуации в условиях воздействия нечёткой среды различного типа, когда выбор экспертов затруднен или вызывает сомнения. Моделирование сомнения будет производиться при помощи различных типов нечетких множеств, таких как интуиционистские нечеткие множества, колеблющиеся нечеткие множества и нечеткие множества типа 2. Принятие решений включает в себя отдельный этап в задаче эвакуационного моделирования, такой как определение наилучшего маршрута эвакуации, очередности размещения пострадавших в убежища с учётом их вместимости, надежности, безопасности и др. факторов, а также принятие решения об эвакуации, частичной эвакуации, отказе об эвакуации. Прикладная значимость проекта связана с созданием программных модулей на основе комплекса разработанных методов и алгоритмов. Достоверность научных результатов проекта будет подтверждена непротиворечивостью и согласованностью с известными фактами и исследованиями в рассматриваемой области, а также высокой степенью сходимости теоретических результатов с данными вычислительных экспериментов.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---