Вяткин В.Б. Общая характеристика диссертации.

СИСТЕМНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ: ИНФОРМАЦИЯ И ОТРАЖЕНИЕ


Вяткин В.Б.

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
ИНФОРМАЦИОННОЙ ОЦЕНКИ ПРИЗНАКОВ РУДНЫХ ОБЪЕКТОВ

Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2004.
______________________________________________________________________________

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Стандартная алгоритмическая модель прогноза месторождений полезных ископаемых с помощью математических схем принятия решений включает в себя два основных этапа работ. На первом этапе, на основе всей имеющейся по району работ картографической информации (геологической, геофизической и т.п.) создается прогнозно-поисковая модель известных (эталонных) рудных объектов, представляющая собой классификатор поисковых признаков, для каждого из которых определена информативность, как количественная характеристика его прогнозно-поисковой значимости. На втором этапе, сначала для каждой элементарной ячейки исследуемой территории вычисляется показатель перспективности, как сумма значений информативности, наблюдаемых в ячейке признаков, а затем те участки территории, у которых наблюдаются относительно высокие значения указанного показателя, выделяются в качестве перспективных на обнаружение новых рудных объектов. Эффективность использования данной алгоритмической модели практически полностью определяется качеством работ первого этапа и во многом зависит от того, каким образом (с помощью какой модели) определяется информативность признаков, включенных в прогнозно-поисковую модель рудных объектов.

Любой признак рудного объекта, отражая ту или иную его особенность, содержит о нем определенное количество информации. Вследствие этого в научной литературе неоднократно рекомендовалось при определении информативности признаков использовать математический аппарат теории информации, а за значения информативности принимать, соответственно, количество информации о рудных объектах. Предлагаемые при этом математические модели информационной оценки признаков основаны, как правило, на формуле частной информации “от события к событию”, которая интерпретируется как логарифм отношения вероятности встречи признака на эталонных рудных объектах к вероятности его встречи на исследуемой территории в целом. Вместе с тем, анализ такой традиционной модели информационной оценки признаков показывает, что ее практическое использование может приводить к общей неустойчивости и даже противоречивости получаемых прогнозно-геологических заключений. В соответствии с этим актуальной задачей, направленной на повышение эффективности прогноза месторождений полезных ископаемых с помощью теории информации, является совершенствование математической модели информационной оценки признаков рудных объектов.

Цель работы состоит в разработке новой математической модели информационной оценки признаков при прогнозном моделировании рудных объектов, отличительной чертой которой от традиционной модели является детерминированный, а не вероятностно-статистический характер получаемых значений информативности признаков.

Задачи исследования:

- анализ традиционной математической модели информационной оценки признаков рудных объектов, основанной на вероятностной теории информации и определение путей ее совершенствования;

- анализ существующих подходов к количественному определению информации (комбинаторного, вероятностного, алгоритмического) с позиций совершенствования традиционной математической модели информационной оценки признаков рудных объектов;

- разработка нового (синергетического) подхода к количественному определению информации, в котором за информацию принимаются сведения о системном объекте, как едином целом;

- разработка новой математической модели информационной оценки признаков рудных объектов, основанной на синергетическом подходе к количественному определению информации.

Объект исследования – информационно-количественные аспекты отражения системных объектов, представленных конечным множеством элементов.

Предмет исследования – математическая модель информационной оценки признаков рудных объектов.

Основная идея работы заключается в реформировании математической модели информационной оценки признаков при прогнозном моделировании рудных объектов таким образом, чтобы получаемые значения информативности были инвариантны, относительно как общей площади проводимых прогнозно-геологических исследований, так и площади тех проявлений признаков, которые не имеют непосредственной взаимосвязи с эталонными рудными объектами.

Научные положения, защищаемые автором диссертации:

1. Традиционная математическая модель информационной оценки признаков рудных объектов, основанная на вероятностном подходе к количественному определению информации и учитывающая как общую площадь исследуемой территории, так и площади тех проявлений признаков, которые не имеют непосредственной взаимосвязи с рудными объектами, приводит к неустойчивым решениям поисковых прогнозно-геологических задач.

2. Мерой количества информации о системном объекте, как едином целом, является средняя длина интегративного кода его элементов. При этом системный объект представляет собой обособленное по какому-либо признаку конечное множество элементов в составе некоторой системы, а в качестве интегративного кода элемента выступает поставленная ему в соответствие индивидуальная последовательность символов двоичного алфавита, число которых (длина кода) является функцией от общего количества элементов системного объекта.

3. Математическая модель информационной оценки признаков рудных объектов, основанная на синергетическом подходе к количественному определению информации, обуславливает устойчивое решение прогнозно-геологических задач, инвариантное относительно как общей площади исследуемой территории в целом, так и площади тех проявлений признаков, которые не имеют непосредственной взаимосвязи с эталонными рудными объектами.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов, содержащихся в диссертационной работе, подтверждается результатами анализа моделей типичных геологических ситуаций при решении прогнозно-геологических задач и положительными результатами поисковых прогнозно-геологических исследований, проведенных с использованием разработанной математической модели информационной оценки признаков рудных объектов, в двух производственно-геологических организациях.

Научная новизна диссертационных исследований:

1. Разработан новый (синергетический) подход к количественному определению информации, отличительной чертой которого от традиционных подходов (комбинаторного, вероятностного, алгоритмического) является отношение к информации как к снимаемой неопределенности отражения (воспроизведения) системных объектов как друг через друга, так и через самих себя. При этом под термином информация понимаются сведения о системном объекте, как едином целом, а мерой количества информации является средняя длина интегративного кода элементов, образующих системные объекты.

2. Разработана новая математическая модель информационной оценки признаков рудных объектов, отличием которой от традиционной модели является инвариантность, получаемых с ее помощью результатов решения прогнозно-геологических задач, относительно как общей площади исследуемой территории, так и площади тех проявлений признаков, которые не имеют непосредственной взаимосвязи с эталонными рудными объектами. Результаты прогнозных построений при этом являются детерминированными по своей сущности, а не вероятностно-статистическими как при использовании традиционной математической модели.

3. Проведена классификация поисковых прогнозно-геологических задач по виду задания эталонных рудных объектов на два альтернативных рода. При этом прогнозно-геологическая задача является задачей первого рода, если рудные объекты заданы в виде связанных множеств элементарных ячеек территории, охватывающих всю занимаемую ими площадь. Если же рудные объекты заданы в виде единичных элементарных ячеек территории, непосредственно локализующих только рудные тела, то прогнозно-геологическая задача относится к задачам второго рода.

Научная значимость проведенных исследований состоит в совершенствовании математического моделирования информационной оценки признаков рудных объектов и развитии количественных аспектов теории информации.

Практическая ценность заключается в разработке и производственном использовании новой математической модели информационной оценки признаков при прогнозном моделировании рудных объектов.

Реализация работы. На основе полученной в диссертации новой математической модели информационной оценки признаков рудных объектов разработана прогнозно-геологическая система ИНФОТ (информация и отражение), которая прошла апробацию в двух производственно-геологических организациях Министерства природных ресурсов России (Центрально-Уральском федеральном государственном унитарном предприятии и Федеральном государственном унитарном предприятии “Уральская геологическая опытно-методическая экспедиция”) и получила положительную оценку.

Личный вклад автора состоит:

- в анализе традиционной математической модели информационной оценки признаков рудных объектов и определении путей ее совершенствования;

- в моделировании типичных геологических ситуаций при решении прогнозно-геологических задач;

- в анализе существующих подходов к количественному определению информации (комбинаторного, вероятностного, алгоритмического) с позиций совершенствования традиционной математической модели информационной оценки признаков рудных объектов;

- в разработке нового (синергетического) подхода к количественному определению информации;

- в разработке новой математической модели информационной оценки признаков рудных объектов, основанной на синергетическом подходе к количественному определению информации и ее опробовании на моделях типичных геологических ситуаций;

- в классификации прогнозно-геологических задач по виду задания эталонных рудных объектов;

- во внедрении в производственную практику новой математической модели информационной оценки признаков рудных объектов, основанной на синергетическом подходе к количественному определению информации.

Апробация работы. Результаты проведенных исследований и различные аспекты их практического использования неоднократно докладывались и обсуждались на научно-практических форумах различного уровня и тематической направленности: 6-я Уральская научно-практическая конференция “Применение математических методов и ЭВМ при обработке информации на геологоразведочных работах”, Челябинск, 1989; семинар “Количественный прогноз твердых полезных ископаемых”, Алма-Ата, 1990; семинар “Геологическая синергетика”, Алма-Ата, 1991; 5-е Всероссийское совещание-семинар “Компьютерное обеспечение работ по созданию государственной геологической карты Российской Федерации”, Ессентуки, 1998; 6-е Всероссийское совещание-семинар “Геологическое картографирование и прогнозно-металлогеническая оценка территорий средствами компьютерных технологий”, Красноярск, 1999; региональная конференция “Геология и минерально-сырьевые ресурсы европейской территории России и Урала”, Екатеринбург, 2000; межрегиональная научно-практическая конференция “Наука и оборонный комплекс – основные ресурсы российской модернизации”, Екатеринбург, 2002.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 129 страницах машинописного текста; содержит 17 рисунков, 9 таблиц, список использованных источников из 77 наименований, 2 приложения в виде актов использования результатов диссертационных исследований в производственно-геологических организациях.

Автор выражает глубокую благодарность за активное участие в обсуждении результатов исследований и выводов, изложенных в диссертации, и сделанные при этом конструктивные замечания сотрудникам: Центрально-Уральского федерального государственного унитарного предприятия – к.г-м.н. Страшненко Г.И., Мельнику В.В.; государственного федерального унитарного предприятия “Уральская геологическая опытно-методическая экспедиция” – Бронникову Ю.В., Пильникову Е.П., Автонееву С.В., к.г-м.н. Сибирякову Е.А.; Уральской государственной горно-геологической академии – д.г-м.н., проф. Мягкову В.Ф., д.г-м.н., проф. Паняку С.Г.; Уральского государственного университета – д.ф-м.н., проф. Пименову В.Г.; Центральной научной библиотеки Уральского отделения Российской академии наук – д.ф.н., доц. Корюкину В.И., к.ф.н., доц. Шардыко С.К.


Главная страница



Hosted by uCoz