ППП для решения задач классификации (распознавания)

Разработано множество прикладных программ для решения задач классификации. Наибольшее распространение и известность получили программы «Форель», «Краб», ППП «ОТЭКС» (разработаны в Институте математики СО АН СССР и Новосибирском госуниверситете; авторы: В.М. Елкин, Н.Г. Загоруйко, Г.С. Лбов), ППП «ПРАСК», реализующий алгоритмы вычисления оценок (ИК АН УЗССР и ВЦ АН СССР, авторы: Ю.И. Журавлев, М.М. Камилов, Ш.Е. Тулячанов).

Программа «Форель» с 1981 г. используется в РИНХе (алгоритм «Форель» признан отечественными и зарубежными специалистами одним из лучших алгоритмов автоматической классификации).

В 1988 г. в ЦФАП (в «Банк программных средств АСУ») включен ППП анализа и распространения образов (ППП «Образ»), разработанный ВЦ АН СССР и НПО «Центрпрограммсистем».

Пакет предназначен для решения задач автоматической классификации, распознавания и анализа объектов, ситуаций, процессов или явлений произвольной природы, описываемых конечными наборами признаков (факторов).

ППП «Образ» не имеет отечественных и зарубежных аналогов.

В состав пакета входит специализированная база данных, для которой существуют следующие ограничения:

- количество чисел в таблице 4022;

- число признаков (столбцов) 127.

Основные функции:

1) ввод данных в специализированную базу пакета;

2) распознавание принадлежности объектов заданному набору классов;

3) разбиение на классы заданного множества объектов;

4) оптимизация параметров алгоритмов, вычисление функций качества распознавания и таксаномии;

5) вывод результатов работы пакета в удобной для пользователя форме.

При работе пакета используются следующие алгоритмы распознавания (автоматической классификации):

1) вычисления оценок;

2) основанные на голосовании по представительным наборам;

3) алгоритм, основанный на нахождении минимальных признаковых разделяющих подпространств.

Кроме того, в пакете представлено восемь эвристических алгоритмов классификации.

Пакет функционирует под управлением ОС ЕС (версия 6.1 и выше) в режимах МvТ. Программы написаны на языке ПЛ/1.

Литература

1. Айвазян С.А. и др. Прикладная статистика: Справочное издание / Под ред.С.; А.Айвазяна. Т.1. - М.: Финансы и статистика, 1983.(Т.2.- 1985; Т.3.- 1989).

2. Берталанфи Л. фон. История и статус общей теории систем//Системные исследования: Ежегодник,1972. - М.: Наука,197З.

3. Боулдинг К. Общая теория систем - скелет науки//Исследования по общей теории систем.- М.: Прогресс,1969.

4. Вентцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы,методология.-М.:Наука,1988.

5. Винер Н. Кибернетика: Или управление и связь в животном и машине.- М.: Наука,1983.

6. Волкова В.Н. Структуризация и анализ целей в системах организационного управления: Учебное пособие. - Спб.: СПбГТУ, 1995.

7. Волкова В.Н., А.А.Денисов А.А. Основы теории систем и системного анализа: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности "Системный анализ и управление".- СПб.: Издательство СПбГТУ,1997.

8. Волкова В.Н., Домченко Ю.Н., Дуболазов В.А., Козловская Э.А. Применение системного анализа при проектировании АСУ.-Л.: ЛПИ, 1986.

9. Волкова В.Н., Денисов А.А., Темников Ф.Е. Методы формализованного представления систем: Учебное пособие.- СПб.: СПбГТУ, 1993.

10. Воронков В.А. Системный анализ экономики связи.- М.: Радио и связь, 1993.

11. Голубков Е.П. Использование системного анализа в принятии плановых решений.- М.: Экономика, 1982.

12. Голубков Е.П. Системный анализ в управлении народным хозяйством. - М.: МИНХ, 1975.

13. Денисов А.А. Введение в информационный анализ систем: Текст лекций.- Л.: Изд-во ЛПИ, 1988.

14. Денисов А.А.,Колесников Д.Н. Теория больших систем управления:Учебное пособие для студентов вузов.- Л.: Энергоиздат,1982.

15. Екатеринославский Ю.Ю. Управленческие ситуации: анализ и решения.- М.: Экономика, 1988.

16. Екатеринославский Ю.Ю. Управленческие ситуации: анализ и решения.- М.: Экономика, 1988.

17. Жамбю М. Иерархический кластер-анализ и соответствия: Пер.с фр.- М.: Финансы и статистика, 1988.

18. Жамбю М. Иерархический кластер-анализ и соответствия: Пер.с фр.М.: Финансы и статистика, 1988.

19. Иванилов Ю.П., Лотов А.В. Математические модели в экономике: Учебное пособие // Под редакцией Н.Н.Моисеева.-М.:Наука, 1979.

20. Калман Р., Фалб П., Арбиб М. Очерки математической теории систем.- М.: Мир,1979.

21. Карасев А.И. и др. Математические методы и модели в планировании / Учебное пособие для вузов. - М.: Экономика, 1986.

22. Касти Дж. Большие системы: связность, сложность и катастрофы.- М.:Мир,1982.

23. Клиланд Д., Кинг В. Системный анализ и целевое управление.-М.:Сов.радио,1979.

24. Князевский В.С. Типические задачи по общей теории статистики и их решение на ЭВМ /Учебное пособие.- Ростов-на-Дону: РИНХ, 1986.

25. Кобринский Н.Е., Майминас Е.З., Смирнов А.Д. Экономическая кибернетика / Учебник.- М.: Экономика, 1982.

26. Когут А.Е. Система местного самоуправления.- Спб.: Ин-тсоц.-экон.проблем РАН,1995.

27. Коршунов Ю.М. Математические основы кибернетики.- М.:Высш.шк., 1980.

28. Ларионов А.;И., Юрченко Т.И. Экономико-математические методы в планировании / Учебное пособие. - М.: ВШ, 1984.

29. Литвак Б.Г. Экспертная информация: Методы получения и анализа. - М.: Радио и связь.1982.

30. Лотов А.В. Введение в экономико-математическое моделирование: Учебное пособие.- М.: Наука,1984.

31. Математическая экономика на персональном компьютере: Пер.с яп./Под ред. М.Кубонива.- М.: Финансы и статистика, 1991.

32. Математическая экономика на персональном компьютере: Пер.с яп./ Под ред. М.Кубонива.- М.: Финансы и статистика, 1991.

33. Месарович М.,Такахара И. Общая теория систем: математические основы.- М.: Мир,1978.

34. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа.-М.:Наука,1981.

35. Одрин В.М.,Картавов С.С. Морфологический анализ систем.- Киев:Наукова думка,1977.

36. Оптнер С. Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем.- М.: Сов.радио,1969.

37. Основы экономического и социального прогнозирования/Под редакцией В.Н.Мосина. - М.: ВШ, 1985.

38. Пакет прикладных программ "ОТЭКС".- М.: Финансы и статистика, 1986.

39. Парасюк И.Н., Сергиенко И.В. Пакеты программ анализа данных: технология разработки.- М.: Финансы и статистика, 1988.

40. Парасюк И.Н., Сергиенко И.В. Пакеты программ анализа данных: технология разработки.- М.: Финансы и статистика, 1988.

41. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ: Учебное пособие для вузов.- М.: Высш.шк.;, 1989.

42. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ Учебное пособие для вузов.- М.: Высш.шк., 1989.

43. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ: Учеб.пособие для вузов.- М.: Высш.шк., 1989.

44. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: Теория и практика.- М.:Наука, 1986.

45. Применение пакетов прикладных программ по экономико-математическим методам в АСУ. Практическое пособие/Курицкий Т.Я. и др.- М.: Финансы и статистика, 1980.

46. Применение системного анализа на разных уровнях управления в высшей школе: Обзорная информация/Под ред.В.Н.Волковой.-М.:НИИВШ,1977.

47. Растригин Л.А. Современные принципы управления сложными объектами.- М.: Радио и связь,1980.

48. Саати Т., Кернс К. Аналитическое планирование и организация систем.-М.: Радио и связь,1991.

49. Садовский В.Н. Основания общей теории систем:Логико-методологический анализ.- М.: Наука,1974.

50. Семенов Н.А. Программы регрессионного анализа и прогнозирования временных рядов. Пакеты Парис и МАВР.- М.:Финансы и статистика, 1990.

51. Семенов Н.А. Программы регрессионного анализа и прогнозирование временных рядов. Пакеты Парис и МАВР.- М.: Финансы и статистика, 1990.

52. Системный анализ в экономике и организации производства: Учебникдля студентов вузов/ Под ред. С.А.Валуева, В.Н.Волковой.- Л.:Политехника, 1991.

53. Системный анализ и структуры управления/ Под ред. В.Г.Шорина. -М.: Знание, 1975.

54. Субетто А.И. Социогенетика.- СПб.-М.: Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов,1994.

55. Теория прогнозирования и принятия решений/Под ред.С.А.Саркисяна.-М.:Высш.школа,1977.

56. Теория систем и методы системного анализа в управлении и связи / В.И.Волкова и др.- М.: Радио и связь, 1982.

57. Терехов Л.Л. и др. Экономико-математические методы и модели в планировании и управлении.- Киев: ВШ, 1984.

58. Уемов А.И. Системный подход и общая теория систем.-М.:Мысль,1978.

59. Федотов А.В. Моделирование и управление вузом.- Л.:ЛГУ,1985.

60. Флейшман Б.С.Основы системологии.- М.: Радио и связь,1982.

61. Хорошилов А.В. Программно-целевые средства системного анализа в АСУ: Учебное пособие.- М.:МЭСИ,1986.

62. Хубаев Г.Н. Методика экономической оценки потребительского качества программных средств // Программные продукты и системы (SOFTWARE&SYSTEMS). – 1995. - №1.

63. Хубаев Г.Н. Сложные системы: экспертные методы сравнения // Приложение к журналу «Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион». Серия «Общественные науки». – 1999. - №3.

64. Хубаев Г.Н. Сравнение сложных программных систем по критерию функциональной полноты // Программные продукты и системы (SOFTWARE&SYSTEMS). – 1998. - №2.

65. Хубаев Г.Н. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов с информационными системами // Вопросы статистики. – 1999. - №6.

66. Хубаев Г.Н. Информационные и программные системы как объекты активного экспериментирования // Программные продукты и системы (SOFTWARE&SYSTEMS). – 1999. - №2.

67. Хубаев Г.Н. Экономика проектирования и применения банков данных / Текст лекций.- Ростов-на-Дону: РИСХМ, 1989.

68. Хубаев Г.Н. Эффективность использования техники.- Ростов-на-Дону: РГУ, 1978.

69. Хубаев Г.Н. Экономическая оценка потребительского качества программных средств// Методические рекомендации. - Ростов-на-Дону:РИНХ, 1994.

70. Хубаев Г.Н. Темы и содержание практических и лабораторных занятий по дисциплине "Системный анализ"// Методические рекомендации длястудентов очной и заочной форм обучения.- Ростов-на-Дону: РИНХ, 1994.

71. Хубаев Г.Н. Экономическая оценка потребительского качества программных средств: Текст лекций /РГЭА. - Ростов-на-Дону, 1997

72. Хубаев Г.Н. Экономическая оценка потребительского качества программных средств / Методические рекомендации. - Ростов-на-Дону: РИНХ, 1994.

73. Цвиркун А.Д. Структура сложных систем.- М.:Сов.радио,1975.

74. Черняк Ю.И. Системный анализ в управлении экономикой.-М.:Экономика,1975.

75. Шрайбер Т.Дж. Моделирование на GPSS: Пер. с англ.- М.:Машиностроение, 1980 - 592с.

76. Шрейдер Ю.А., Шаров А.А. Системы и модели.- М.: Радио и связь, 1982.

Контрольные вопросы

1. Системный анализ, основные определения. Этапы системного анализа. Моделирование - необходимый этап любой целенаправленной деятельности.

2. Методы системного анализа, направленные на активизацию использования профессиональной интуиции и опыта специалистов. Экспертные оценки: методы получения и обработки. Область применения экспертных методов. Этапы организации экспертизы.

3. Системный анализ как средство решения сложных проблем. Основные понятия теории систем и системного анализа. Система, общее определение. Выделение системы. Иерархия систем. Модель. Моделирование. Изоморфизм, гомоморфизм. Классификация моделей. Аспекты рассмотрения математических моделей. Требования, предъявляемые к математическим моделям. Модели принятия решений.

4. Методы поиска идей (вариантов решений). Мозговая атака, морфологический анализ, синектика. Компьютерные системы для координации и принятия решений. Элементы теории элитных групп, процедура формирования.

5. Случайные процессы - математические модели сложных социально-экономических систем. Потоки событий. Простейший поток и его характеристики. Поток "Пальма". Поток "Эрланга". Случайные процессы, марковский случайный процесс. Случайные процессы с дискретными состояниями и дискретным временем. Граф состояния процесса. Однородные и неоднородные марковские цепи. Марковские случайные процессы с дискретными состояниями и непрерывным временем. Система дифференциальных уравнений Колмогорова для определения вероятности состояний. Специальные типы случайных процессов. Транзитивные процессы. Эргодическая теорема Маркова. Процессы "гибели и размножения" и их применение для аппроксимации динамики социально-экономических систем. Циклические ветвящиеся случайные процессы.

6. Применение методов теории массового обслуживания для анализа социально-экономических систем. Основные определения ТМО. Примеры технико-экономических систем, описываемых в терминах ТМО. Характеристики ТМО с простейшим потоком времени и экспоненциальным распределением времени обслуживания.

7. Использование для анализа систем методов автоматической классификации. Основные понятия, определения, обозначения: признак, объект, класс, обучающая выборка. Качественное описание задачи классификации. Этапы решения задачи классификации. Типы задач, решаемых методами автоматической классификации. Геометрический смысл задачи классификации. Решающее правило. Алгоритмы предварительной обработки информации в задачах классификации (распознавания). Введение безразмерных координат. Шкалы измерения признаков. Минимизация признакового пространства. Поиск информативной комбинации признаков.

8. Формирование обучающей и экзаменационной выборок. Характеристики положения классов: центры тяжести классов, расстояние центров тяжести классов до начала координат и др. Классификация по величине расстояния объекта до центров тяжести классов. Классификация по углу между векторами, по величине скалярного произведения, по расстоянию объекта от гиперповерхности, проходящей через середину отрезка, соединяющего центры тяжести классов. Модели семейства алгоритмов для решения задач классификации. Алгоритмы голосования. Прикладные программы для решения задач для решения классификации.

9. Использование методов дискретной математики для формализованного представления и анализа систем. Формализованный анализ информационных систем.

10. Имитационные модели сложных систем: построение и анализ. Преимущества и недостатки метода имитационного моделирования. Этапы построения имитационной модели. Системы и языки моделирования (пакет ПМДС, GPSS), назначение, основные понятия.

11. Использование метода математического программирования для описания и исследования систем).

12. Анализ и прогнозирования поведения сложных систем с использованием метода группового учета аргументов (МГУА), методов экспоненциального сглаживания, скользящих средних, рядов Фурье.

13. Идентификация систем с использованием методов регрессионного анализа. Примеры задач моделирования и прогнозирования при решении которых используются методы регрессионного анализа. Этапы построения регрессионной модели (РМ). Общий вид РМ. Определение и оценка значимости параметров модели. Выбор структуры уравнения регрессии. Метод всех возможных регрессий, ступенчатый и шаговый РМ. Оценка полезности и надежности регрессионного уравнения. Анализ остатков. Прогнозирование поведения сложных технико-экономических систем с использованием методов регрессионного анализа.

Системный анализ

Учебное пособие

Хубаев Георгий Николаевич

Ответственная за выпуск

директор издательства РГЭУ Курипко В.В.

Лицензия ЛР № 020276 от 18.02.97 г.

Государственного Комитета Российской Федерации по печати

Изд. № Подписано к печати Объем уч.-изд. л.

Бумага офсетная. Печать офсетная. Формат 60 x 84 / 16.

Гарнитура Таймс. Заказ №. Тираж 50 экз. «».

344007, Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 69, РГЭУ. Издательство.

Отпечатано в ОПП при издательстве.

* В большинстве случаев моделирование процессов этим методом производится с учётом и имитацией случайных факторов. Поэтому такой метод часто называют методом статистического моделирования.

1 См. (Хубаев, 1973).

1 Теоретическое обоснование целесообразности использования такого приема содержится в работах отечественных и зарубежных специалистов.

1 1) Хубаев Г.Н. О моделировании процесса функционирования некоторых звеньев аппарата управления. - В сб.: Информационные и технологические проблемы. Вып.2. - Ростов-на-Дону, 1973.

[1] См., например, (Леонтьев, 1963;Шор, Хубаев, 1969; Хубаев, 1973).

[2] См., например, (Козлов, Ушаков, 1975).