Как и для других систем искусственного интеллекта, основной практической проблемой создания СПО является синтез и накопление знаний.
Рис. 4.24. Изображение семантической сети в виде диаграммы «сущность-связь»
В нашем случае выделяются три источника знаний: здравый смысл и физические законы (носители - ученые, литература, научно-техническая документация);
проект (носители - проектировщики оборудования, проектноэксплуатационная документация);
опыт эксплуатации (носители - операторы, эксперты по анализу эксплуатации, специалисты по пускам и испытаниям, оперативная документация).
Приведем несколько примеров, отражающих опыт синтеза знаний. Так, физической основой значительной части знаний о технологических процессах, протекающих в контурах АЭС, являются законы сохранения, предполагающие постоянство вещества и энергии в закрытой системе и равенство притока и оттока вещества и энергии в открытой системе. Тепловой контур АЭС представляет собой замкнутый объем, в котором циркулирует неизменная масса теплоносителя. Основными источниками энергии в этой системе являются реактор и насосы; потребителями - сами контуры, турбина, окружающая среда (см. рис. 4.22 [109]). Нарушения энергетического баланса обычно служат для операторов наиболее достоверными диагностическими признаками возмущений технологического процесса АЭС.
Разрабатываемые в ходе проектирования и вероятностного анализа безопасности АЭС деревья отказов (напомним: деревья отказов описывают причинно-следственные взаимосвязи отказов различных элементов системы) также служат серьезным источником знаний. В процессе обхода и анализа дерева выявляются его сечения, т.е. сочетания отказов оборудования, приводящие к отказу - инциденту или аварии энергоблока. Найденные сечения объединяются в базу знаний, используемую затем для оперативной диагностики и прогнозирования возможных последствий отказов.
Корреляционный, регрессионный и многомерный анализ данных, анализ сигналов, фильтрация шума и другие методы анализа функционирования часто применяются для синтеза количественных взаимосвязей между параметрами процесса и формирования алгоритмов диагностирования.
В работе [173] предложен алгоритм генерации правил для диагностики процессов в реакторе, основанный на методе распознавания образов.
Алгоритм включает в себя три фазы: отбор признаков, создание образца, генерация правил. В результате анализа происшедших или смоделированных на имитаторе событий и отбрасывания избыточной информации выбираются N наиболее информативных признаков, из которых с помощью минимаксного алгоритма строится A-мерное ортогональное пространство. Затем в этом пространстве выделяется множество подпространств, перекрывающих определенные классы диагностируемых событий. Эти подпространства объявляются образцами, а для их распознавания генерируются продукционные диагностические правила.
В работе [129] предлагается метод выявления неявных знаний в результате анализа инцидентов. Информация обо всех инцидентах, имевших место на АЭС США после 1980 г., хранится в базе данных NRC США в виде причинно-следственных хронологических цепочек событий. На основе этих данных строится некоторая абстракция, называемая самоорганизующейся нейронной сетью и состоящая из матриц причин и их следствий. В ходе анализа этих матриц выполняется их кластеризация, после чего отыскиваются «логически схожие» события и неявные причинно-следственные связи, образующие новые знания. Результатом другого подобного исследования стало создание системы предотвращения повторных аномальных событий (CSPAR - Consultation System for Preventation of Abnormal’ Event Recurrence).
К сожалению, накопление знаний (особенно экспертных) сегодня является одной из наиболее существенных нерешенных проблем создания СПО. К этому добавляются трудноразрешимые задачи верификации базы знаний системы и распределения ответственности между операторами, СПО и ее разработчиками.
Сделанный в настоящем параграфе краткий обзор СПО лишь в общих чертах отражает это сравнительно новое направление развития ЧМИ на АЭС. Современное состояние дел в данной области характеризуется весьма прагматичным, нацеленным на результат отношением к этим системам. Их создание сегодня тесно увязывается с разработкой имитаторов, тренажеров и процедур. Компьютеризация последних стала уже обычным делом на западных АЭС. В рамках работ по созданию СПО используются все более совершенные методы представления знаний, такие как гибридные модели, нейронные сети и др. СПО создаются не только для поддержки операторов станционных систем, но и для операторов более высокого уровня, например, для диспетчеров, контролирующих выдачу электроэнергии в сеть. Точное прогнозирование сезонных и суточных колебаний нагрузки в сети может привести к существенной экономии ресурсов станции за счет оптимизации графика ее эксплуатации.
