Особливості формування на основі онтологій середовища інформаційно-аналітичній діяльності в адміністративному управлінні

A new paradigm of the formation of the environment of informational-analytical activity in administrative management based on ontologies was proposed. It was shown that application of this approach makes it possible to formalize domain area and structure the information necessary for analytical activity. It was established that the use of ontological descriptions in the technological chain of analytical activity ensures dynamic formation for the analysis of the respective sets of the criteria based on the use of the properties of concepts of the domain areas, by which appropriate decisions are made. It is noted that the process of solving an analytical problem may represent a certain sequence of ordered tautologies, each of which inherits all the properties of the concepts that make up the tautology that directly precedes it. In turn, this sequence determines the set of possible taxonomies as functional components of the operational environment of informational-analytical activity. To support the work of an analyst, it is proposed to apply the hierarchies of ontologies from the upper level to the subject ontologies, including the intermediate level of the ontology core. The ontology core is expanding through ontological linking of ontology classes to such information resources as classifiers. Correctness and adequacy of such decision is proved by the use of this paradigm to solve the problem of administrative monitoring of socio-economic development of the regions of a country from the state level to local self-governmentПредложена новая парадигма формирования среды информационно-аналитической деятельности в административном управлении на основе онтологий. Показано, что применение этого подхода позволяет осуществить формализацию предметной области и структурирование информации, необходимой для аналитической деятельности. Установлено, что применение онтологических описаний в технологической цепи аналитической деятельности обеспечивает динамическое формирование для аналитика соответствующих множеств критериев на основе использования свойств концептов предметных областей, по которым осуществляется принятие соответствующих решений. Отмечается, что процесс решения аналитической задачи может представлять определенную последовательность упорядоченных тавтологий, каждая из которых наследует все свойства концептов, которые составляют тавтологию, что ей непосредственно предшествует. В свою очередь, эта последовательность определяет множество возможных таксономий как функциональных компонентов операционной среды информационно-аналитической деятельности. Для поддержки работы аналитика предлагается применение иерархии онтологий от верхнего уровня до предметных онтологий, включая промежуточный уровень ядра онтологий. Ядро онтологий расширяется путем онтологического связывания классов онтологии с такими информационными ресурсами, как классификаторы. Корректность и адекватность такого решения подтверждена применением этой парадигмы к решению проблемы административного мониторинга социально-экономического развития территорий страны от государственного уровня до местного самоуправленияЗапропоновано нову парадигму формування середовища інформаційно-аналітичної діяльності в адміністративному управлінні на основі онтологій. Показано, що застосування цього підходу дозволяє здійснити формалізацію предметної області та структурування інформації, необхідної для аналітичної діяльності. Встановлено, що застосування онтологічних описів у технологічному ланцюгу аналітичної діяльності забезпечує динамічне формування для аналітика відповідних множин критеріїв на основі використання властивостей концептів предметних областей, за якими здійснюється прийняття відповідних рішень. Зазначається, що процес розв’язання аналітичної задачі може уявляти певну послідовність упорядкованих тавтологій, кожна з яких наслідує усі властивості концептів, які складають тавтологію, що їй безпосередньо передує. У свою чергу ця послідовність визначає множину можливих таксономій як функціональних компонентів операційного середовища інформаційно-аналітичної діяльності. Для підтримки роботи аналітика пропонується застосовування ієрархії онтологій від верхнього рівня до предметних онтологій, включаючи проміжний рівень ядра онтологій. Ядро онтологій розширюється шляхом онтологічного зв’язування класів онтології з такими інформаційними ресурсами, як класифікатори. Коректність та адекватність такого рішення підтверджена застосуванням цієї парадигми до вирішення проблеми адміністративного моніторингу соціально-економічного розвитку регіонів країни від державного рівня до місцевого самоврядуванн

Особливості формування на основі онтологій середовища інформаційно-аналітичній діяльності в адміністративному управлінні

A new paradigm of the formation of the environment of informational-analytical activity in administrative management based on ontologies was proposed. It was shown that application of this approach makes it possible to formalize domain area and structure the information necessary for analytical activity. It was established that the use of ontological descriptions in the technological chain of analytical activity ensures dynamic formation for the analysis of the respective sets of the criteria based on the use of the properties of concepts of the domain areas, by which appropriate decisions are made. It is noted that the process of solving an analytical problem may represent a certain sequence of ordered tautologies, each of which inherits all the properties of the concepts that make up the tautology that directly precedes it. In turn, this sequence determines the set of possible taxonomies as functional components of the operational environment of informational-analytical activity. To support the work of an analyst, it is proposed to apply the hierarchies of ontologies from the upper level to the subject ontologies, including the intermediate level of the ontology core. The ontology core is expanding through ontological linking of ontology classes to such information resources as classifiers. Correctness and adequacy of such decision is proved by the use of this paradigm to solve the problem of administrative monitoring of socio-economic development of the regions of a country from the state level to local self-governmentПредложена новая парадигма формирования среды информационно-аналитической деятельности в административном управлении на основе онтологий. Показано, что применение этого подхода позволяет осуществить формализацию предметной области и структурирование информации, необходимой для аналитической деятельности. Установлено, что применение онтологических описаний в технологической цепи аналитической деятельности обеспечивает динамическое формирование для аналитика соответствующих множеств критериев на основе использования свойств концептов предметных областей, по которым осуществляется принятие соответствующих решений. Отмечается, что процесс решения аналитической задачи может представлять определенную последовательность упорядоченных тавтологий, каждая из которых наследует все свойства концептов, которые составляют тавтологию, что ей непосредственно предшествует. В свою очередь, эта последовательность определяет множество возможных таксономий как функциональных компонентов операционной среды информационно-аналитической деятельности. Для поддержки работы аналитика предлагается применение иерархии онтологий от верхнего уровня до предметных онтологий, включая промежуточный уровень ядра онтологий. Ядро онтологий расширяется путем онтологического связывания классов онтологии с такими информационными ресурсами, как классификаторы. Корректность и адекватность такого решения подтверждена применением этой парадигмы к решению проблемы административного мониторинга социально-экономического развития территорий страны от государственного уровня до местного самоуправленияЗапропоновано нову парадигму формування середовища інформаційно-аналітичної діяльності в адміністративному управлінні на основі онтологій. Показано, що застосування цього підходу дозволяє здійснити формалізацію предметної області та структурування інформації, необхідної для аналітичної діяльності. Встановлено, що застосування онтологічних описів у технологічному ланцюгу аналітичної діяльності забезпечує динамічне формування для аналітика відповідних множин критеріїв на основі використання властивостей концептів предметних областей, за якими здійснюється прийняття відповідних рішень. Зазначається, що процес розв’язання аналітичної задачі може уявляти певну послідовність упорядкованих тавтологій, кожна з яких наслідує усі властивості концептів, які складають тавтологію, що їй безпосередньо передує. У свою чергу ця послідовність визначає множину можливих таксономій як функціональних компонентів операційного середовища інформаційно-аналітичної діяльності. Для підтримки роботи аналітика пропонується застосовування ієрархії онтологій від верхнього рівня до предметних онтологій, включаючи проміжний рівень ядра онтологій. Ядро онтологій розширюється шляхом онтологічного зв’язування класів онтології з такими інформаційними ресурсами, як класифікатори. Коректність та адекватність такого рішення підтверджена застосуванням цієї парадигми до вирішення проблеми адміністративного моніторингу соціально-економічного розвитку регіонів країни від державного рівня до місцевого самоврядуванн

Locally-adaptive Myriad Filtration of One-dimensional Complex Signal

Locally-adaptive algorithms of myriad filtering are proposed with adaptation of a sample myriad linearity parameter K, depending upon local estimates of a signal, and with “hard” switching of sliding window length settings and a coefficient which influences on the parameter K. Statistical estimates of the filters quality are obtained using a criterion of a minimum mean-square error for a model of one-dimensional complex signal that includes different elementary segments under conditions of additive Gaussian noise with zero mean and different variances and possible spikes presence. Improvement of integral and local performance indicators is shown in comparison to the highly effective non-linear locally-adaptive algorithms for the considered test signal. Having a complex signal of high efficiency, one of the proposed algorithms provides nearly optimal noise suppression at the segments of linear change of a signal; other algorithm provides higher quality of step edge preservation and the best noise suppression on a const signal. Better efficiency in cases of low and high noise levels is achieved by preliminary noise level estimation through comparison of locally-adaptive parameter and thresholds. It is shown that, in order to ensure better spikes removal, it is expedient to pre-process the signal by robust myriad filter with small window length. The considered adaptive nonlinear filters have possibility to be implemented in a real time mode

Моделирование процессов с детерминированными и стохастическими трендами

Більшість фінансово-економічних процесів мають нестаціонарний характер - їх математичне сподівання та/або дисперсія є функціями часу, а тому існує актуальна задача побудови адекватних прогнозуючих моделей процесів такого класу. Метою роботи є огляд моделей детермінованих трендів та їх застосування, дослідження можливості використання комбінацій випадкових процесів для опису стохастичних трендів, а також вироблення рекомендації стосовно моделювання процесів з випадковими трендами. За приклади моделей детермінованих трендів використано поліноми стосовно часу, експоненту, сплайни і комбінації гармонічних функцій. Для опису стохастичних трендів використано комбінації випадкових процесів: модель випадкового кроку, модель випадкового кроку з шумом та дрейфом і модель лінійного локального тренду. Запропонована процедура математичного опису стохастичних трендів забезпечує отримання адекватних моделей-кандидатів для подальшого оцінювання коротко- і середньострокових прогнозів. Дослідження запропонованої процедури з використанням моделей гетероскедастичних процесів для прогнозування змінної у часі дисперсії досліджуваного процесу свідчать про можливість досягнення прийнятної якості прогнозування стохастичних трендів. При цьому середня абсолютна похибка прогнозів у процентах була в межах 7-20 %.Most of actual financial and economic processes exhibit nonstationary behavior. Their mathematical expectation and/or variance are functions of time what requires constructing of adequate forecasting models for the processes of this class. The purpose of the work is review of deterministic trends models and their applications, the study of possibilities for application of stochastic processes combinations for describing stochastic trends, as well as development of recommendations for modeling stochastic trends. As the examples of deterministic trends models we used time polynomials, exponents, splines and combinations of harmonic functions. To describe stochastic trends the following combinations of random processes were used: random walk, random walk with noise and shift, and the model of linear local trend. The procedure proposed for mathematical description of stochastic trends provides a possibility for constructing adequate candidate models for estimating of short and medium period forecasts. The study of the modeling procedure proposed with the use of heteroskedastic processes models for forecasting nonstationary process variance provide a possibility for reaching acceptable forecasting quality for stochastic trends. The mean absolute percentage errors for the generated forecasts was in the following limits: 7-20%.Большинство финансово-экономических процессов имеют нестационарный характер - их математическое ожидание и/или дисперсия являются функциями времени. Поэтому существует актуальная задача построения адекватных прогнозирующих моделей процессов такого класса. Целью работы является обзор моделей детерминированных трендов и их применение, исследование возможности использования комбинаций случайных процессов для описания стохастических трендов, а также для выработки рекомендаций по моделированию процессов со случайными трендами. В качестве примеров моделей детерминированных трендов рассмотрены полиномы от времени, экспонента, сплайны и комбинации гармонических функций. Для описания стохастических трендов применены комбинации случайных процессов: модель случайного блуждания, модель случайного блуждания с шумом и дрейфом, а также модель линейного локального тренда. Предложенная процедура математического описания стохастических трендов обеспечивает возможность получения адекватных моделей-кандидатов для дальнейшего оценивания кратко- и среднесрочных прогнозов. Исследование предложенной процедуры с использованием моделей гетероскедастических процессов для прогнозирования нестационарной дисперсии исследуемого процесса свидетельствует о возможности достижения приемлемого качества прогнозирования стохастических трендов. При этом средняя абсолютная ошибка прогнозов в процентах находилась в пределах 7-20 %

Обработка неопределенностей при моделировании нестационарных временных рядов с использованием систем поддержки решений

Проблематика. Прогнозування нелінійних нестаціонарних часових рядів (ННЧР) – важлива задача для економіки, маркетингу, промисловості, екології та багатьох інших галузей науки і практичної діяльності. Для успішного розв’язання цієї задачі необхідно розробляти сучасні комп’ютерні системи підтримки прийняття рішень (СППР), які дадуть можливість отримувати надійні оцінки прогнозів в умовах наявності невизначеностей різних типів і природи. Мета дослідження. Розробка вимог до сучасних СППР та їх формальне подання; аналіз типів невизначеностей, характерних для процесів побудови математичних моделей та прогнозування; вибір методів для врахування можливих невизначеностей; ілюстрація застосування системи до розв’язання задачі прогнозування гетероскедастичних ННЧР на основі статистичних даних. Методика реалізації. Для досягнення поставленої мети використано такі методи: системний підхід до аналізу статистичних даних; статистичний підхід до ідентифікації та врахування можливих невизначеностей; алгоритми калмановської фільтрації; підхід на основі байєсівського програмування та множини статистичних критеріїв адекватності моделей і якості прогнозів. Результати дослідження. Запропоновано формальний опис СППР та вимоги до їх розробки; встановлено класи математичних методів, які необхідні для успішної реалізації СППР; запропоновано деякі підходи до формального врахування ймовірнісних, статистичних і параметричних невизначеностей і подано ілюстративний приклад застосування СППР. Висновки. Системний підхід до створення СППР для розв’язання задач прогнозування нелінійних нестаціонарних часових рядів дає можливість успішно розв’язати поставлену задачу. Використовуючи запропоновану систему, можна враховувати невизначеності ймовірнісного, статистичного і параметричного типів і обчислювати високоякісні оцінки коротко- та середньострокових прогнозів ННЧР. Запропонований підхід має хороші перспективи для подальшого розвитку і розширення його можливостей.Background. Forecasting of nonlinear nonstationary time series (NNTS) is important problem in economics, marketing, industry, ecology and many other branches of science and practical activities. Successful solution of the problem requires development of modern computer based decision support systems (DSS) capable to generate reliable estimates of forecasts in conditions of uncertainty of various type and origin. Objective. The purpose of the research is as follows: development of requirements to the modern DSS and their formal representation; analysis of uncertainty types characteristic for model building and forecasting; selection of techniques for taking into consideration of the uncertainties; and illustration of the system application to solving the problem of forecasts estimation for heteroskedastic NNTS using statistical data. Methods. To reach the objectives stated the following methods were used: systemic approach to statistical data analysis; statistical approach to identification and taking into consideration of possible uncertainties; Kalman filtering techniques; Bayesian programming approach and statistical criteria of model adequacy and quality of forecasts. Results. Formal description of the DSS is provided, and requirements to its development are given; the classes of mathematical methods necessary for DSS implementation are proposed; some approaches to formal taking into consideration of probabilistic, statistical and parametric uncertainties are discussed; and illustrating example of the DSS application is considered. Conclusions. Systemic approach to DSS constructing for solving the problem of nonlinear nonstationary time series forecasting turned out to be very fruitful. Using the system proposed it is possible to take into consideration various uncertainties of probabilistic, statistical and parametric type, and to compute high quality estimates of short and medium term forecasts for NNTS. The approach proposed has good perspectives for the future improvements and enhancement.Проблематика. Прогнозирование нелинейных нестационарных временных рядов (ННВР) – важная задача для экономики, маркетинга, промышленности, экологии и многих других отраслей науки и практической деятельности. Для успешного решения этой задачи необходимо разрабатывать современные компьютерные системы поддержки принятия решений (СППР), которые дадут возможность получать надежные оценки прогнозов в условиях наличия неопределенностей различных типов и природы. Цель исследования. Разработка требований к современным СППР и их формальное представление; анализ типов неопределенностей, характерных для процессов построения математических моделей и прогнозирования; выбор методов учета возможных неопределенностей; иллюстрация применения системы для решения задачи прогнозирования гетероскедастических ННВР с помощью статистических данных. Методика реализации. Для достижения поставленной цели использованы такие методы: системный поход к анализу статистических данных; статистический поход к идентификации и учету возможных неопределенностей; алгоритмы калмановской фильтрации; поход на основе байесовского программирования и множества статистических критериев адекватности моделей и качества прогнозов. Результаты исследования. Предложены формальное описание СППР и требования к их разработке; определены классы математических методов, необходимых для успешной реализации СППР; предложены некоторые подходы к формальному учету вероятностных, статистических и параметрических неопределенностей; приведен иллюстративный пример использования СППР. Выводы. Системный подход к созданию СППР для решения задач прогнозирования нелинейных нестационарных временных рядов позволяет успешно решать поставленную задачу. Используя предложенную систему, можно учитывать неопределенности вероятностного, статистического и параметрического типов и вычислять высококачественные оценки краткосрочных и среднесрочных прогнозов ННВР. Предложенный подход имеет хорошие перспективы для дальнейшего развития и расширения его возможностей

Апроксимація функцій для створення алгоритму опису пересіченої місцевості

The paper studies one version of the piecewise polynomial approximation using the "possible directions" method and G. Zoutendijk's method to solve the problems of describing complex functions. In particular, the problem with one quadratic constraint was presented and the methods of quadratic programming with a prior statement of the dual problems were used to solve it. To solve this problem we use an approach based on the duality theory applying a direct algorithm of the simplex method. The algorithm is presented with the goal of the further software implementation. The conclusions are made about the practical value of this research, in particular, about the possibility of expanding the tools for decision-makers for describing the affected areas of rough terrain by man-made accidents and justification of a new approach for constructing three-dimensional models of convex and concave objects.Рассмотрен вариант кусочно-полиномиальной аппроксимации с применением метода возможных направлений, а также метод Дж. Зойтендейка для решения задач описания сложных функций. В частности, приведена задача с одним квадратичным ограничением, для решения которой использованы методы квадратичного программирования с предварительной записью двойственных задач поставленной задаче. Использован подход, базирующийся на теории двойственности с применением прямого алгоритма симплекс-метода. Представлен алгоритм с целью дальнейшей реализации метода в виде компьютерной программы. Сделаны выводы о практической ценности результатов исследований, в частности, о возможности расширения инструментария лиц, принимающих решения, для описания зон поражения пересеченной местности при техногенных авариях, обоснования нового подхода при построении трехмерных моделей выпукло-вогнутых объектов.Розглянуто варіант кусково-поліноміальної апроксимації із застосуванням методу можливих напрямів, а також метод Дж. Зойтендейка для розв’язання задач опису складних функцій. Зокрема, наведено задачу з одним квадратичним обмеженням, для розв’язання якої використано методи квадратичного програмування з попереднім записом двійкових задач поставленій задачі. Використано підхід, який ґрунтується на теорії двійковості із застосуванням прямого алгоритму симплекс-методу. Подано алгоритм для подальшої реалізації методу у вигляді комп’ютерної програми. Зроблено висновки з визначенням практичної значущості результатів досліджень, зокрема щодо можливості розширення інструментарію осіб, які приймають рішення, для опису зон ураження пересічених територій у випадку техногенних аварій, обґрунтування нового підходу до побудови тривимірних моделей опукло-вгнутих об’єктів

Environmental Safety of Motor Transport Enterprises within the Urban Areas

The water resources are the main component of technological processes occurring in industry; therefore, increasing the level of environmental safety, in particular, wastewater treatment without adverse impact on the environment and human health is relevant. The preliminary environmental analysis of the motor transport enterprise (MTE) activity has been carried out. It has been established that about twenty environmental aspects identified in the departments of technical inspection and repair and service have an adverse impact on the state of the environment. A substantial impact on the environment occurs when the sewage containing petroleum products, washing liquids, waste lubricants and contaminated by the products of tissue origin enters the soil and water objects and their resources. On the basis of the preliminary analysis, the authors have identified the environmental aspects of the company’s activity and proposed an environmental policy as an essential element for the implementation of the environmental management system. The studies conducted with the aim of determining the motor transport enterprise sewage composition revealed an excessive content of polluting chemical substances, namely: suspended substances, phosphates, iron, fats, oil products and synthetic detergents. The expediency of using carbonaceous sorbents of vegetable origin, which were obtained from the waste wood industry for wastewater treatment of the enterprise, was investigated. It was revealed that the process of sorption purification improved the quality of wastewater of the motor transport enterprise to the standard values. The proposed recommendations for the implementation of the environmental management system will gradually reduce the impact of the company on the main components of the biosphere. Effective implementation of the environmental management system will help to increase the competitiveness of the enterprise and lead to an economic effect by saving raw materials, materials, energy resources, reducing the environmental fees and penalties

Development of A Procedure for Expert Estimation of Capabilities in Defense Planning Under Multicriterial Conditions

Improving the decision-making efficiency in defense planning based on the capabilities of military forces and means for performing purposeful tasks requires new methodological approaches and their implementation in the form of software information-analytical tools. Given the complex information environment of defense planning, it is appropriate for the variants of capabilities development options to be chosen by experts on the methodological basis of multicriterial analysis.The research result is the development of a procedure, in which it is proposed to generate criteria and evaluate alternative options by integrating ontology, the Analytical Hierarchy Process, and the method of directed graphs. The ontological representation of the data ensures the construction of the hierarchical taxonomy of a domain and the formation of the criteria vector. The Analytical Hierarchy Process is used to conduct an expert evaluation of capabilities by their pairwise comparison against determined criteria. Experts' judgments are visualized and controlled using directed graphs. Application of the procedure will make it possible to ensure efficiency, versatility, and simplicity of technical implementation of a procedure of decision making support. The procedure was tested on the example of choosing a capability to conduct reconnaissance for the benefit of ground artillery. It was shown that the evaluation process in the expert activity is considerably simplified due to the graph visualization.The proposed procedure introduces an innovative tool to achieve strategic goals and accomplish the basic tasks of the defense reform, which is relevant for many countries. The versatility of the procedure creates the basis for its application not only in defense but also in other force department