DOI: 10.17586/2226-1494-2016-16-3-524-532


УДК331.44: 519.2:62.50

КОНЕЧНЫЕ ЦЕПИ МАРКОВА В МОДЕЛЬНОМ ПРЕДСТАВЛЕНИИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА В КВАЗИСТАТИЧЕСКОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СРЕДЕ

Сержантова М.В., Ушаков А.В.


Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Сержантова М.В., Ушаков А.В. Конечные цепи Маркова в модельном представлении деятельности человека-оператора в квазистатической функциональной среде // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2016. Т. 16. № 3. С. 524–532. doi: 10.17586/2226-1494-2016-16-3-524-532

Аннотация

Предмет исследования. Исследованыпроблемы анализа возможностей использования аппарата конечных цепей Маркова для моделирования деятельности человека-оператора в квазистатической функциональной среде. Показано, что стохастическая природа функциональной среды порождается фактором интервальности свойств человека-оператора. Метод. Задача решена в классе регулярных (возвратных) конечных цепей Маркова с тремя состояниями человека-оператора: с благоприятным, медианным и неблагоприятным сочетанием значений параметров математической модели человека-оператора в квазистатической функциональной среде. Конечная цепь Маркова построена с учетом факторов уставания человека-оператора и интервальности параметров модельного представления его свойств. Аппарат базируется на использовании математической аппроксимации типовой кривой изменения производительности деятельности человека-оператора в течение рабочей смены. Типовая кривая изменения производительности деятельности человека-оператора основана на богатом опыте исследования функциональной деятельности человека-оператора с помощью процедур снятия фотографии рабочего дня, хронометража его деятельности и эргономических обобщений. Основные результаты. Аппарат регулярных конечных цепей Маркова позволил на основе использования основного информационного компонента этих цепей в виде вектора финальных вероятностей корректно оценить производительность деятельности человека-оператора в квазистатической функциональной среде. Дополнительно на основе анализа спектра собственных чисел матрицы переходных вероятностей регулярной (возвратной) конечной цепи Маркова удалось построить алгоритмическую основу для оценки времени стационаризации (оценка временных затрат на переход человека-оператора от произвольного начального функционального состояния в установившееся) используемой цепи по достижении финального состояния. Практическая значимость. Полученные теоретические результаты подтверждены иллюстративными примерами, которые демонстрируют их применимость для возможного использования при организации квазистатической функциональной среды и для решения проблем ее совершенствования. Результаты работы могут быть использованы для рациональной организации функциональной среды, в которой человек-оператор мог бы оптимально реализовать свои возможности.


Ключевые слова: квазистатическая функциональная среда, человек-оператор, интервальные параметры, конечные цепи Маркова, вектор финальных вероятностей, оценка временных затрат

Благодарности. Работа поддержана правительством Российской Федерации (Грант 074-U01) и Министерством образования и науки Российской Федерации (Проект 14. Z50.31.0031).

Список литературы

1. Дударенко Н.А., Полякова М.В., Ушаков А.В. Формирование интервальных векторно-матричных модельных представлений антропокомпонентов-операторов в составе сложных динамических систем. // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2010 №6(70). С. 32–36.
2. Дударенко Н.А., Полинова Н.А., Сержантова М.В., Ушаков А.В. Кратные биномиальные структуры в задаче аппроксимации динамических цепей, содержащих звено чистого запаздывания // Известия ву-зов. Приборостроение. 2014. Т. 57. №7. С. 12–17.
3. Сержантова М.В., Ушаков А.В. Интервальная аддитивная кусочно-полиномиальная временная модель деятельности человека-оператора в квазистатической функциональной среде // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Т. 15. №2. С. 329–337. doi: 10.17586/2226-1494-2015-15-2-329-337
4. Вундер Н.А., Дударенко Н.А., Сержантова М.В., Ушаков А.В. Аддитивная интервальная модель функ-циональной деятельности антропокомпонента в квазистатической среде // Труды XII Всероссийского совещания по проблемам управления. Москва, 2014. № 1. С. 6372–6383.
5. Шарый С.П. Конечномерный интервальный анализ. М.: Изд-во XYZ, 2007. 700 c.
6. Шипилов А.И., Шипилова О.А. Высокая работоспособность персонала – забота кадровика // Кадры предприятия. ¬¬¬¬¬2003. № 3. С. 7–15.
7. What is Systems Biology [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.systemsbiology.org/about-systems-biology (дата обращения 20.01.2015).
8. Gaohua L., Kimura H. A mathematical model of brain glucose homeostasis // Theoretical Biology and Medi-cal Modelling. 2009. V. 6. N 26. doi: 10.1186/1742-4682-6-26
9. Doyle III F.J., Bequette B.W., Middleton R., Ogunnaike B., Paden B., Parker R.S., Vidyasagar M. Control in biological systems / In: The Impact of Control Technology. Eds. T. Samad, A.M. Annaswamy. IEEE Control Systems Society, 2011.
10. Mindell D.A. Between Human and Machine: Feedback, Control, and Computing before Cybernetics. Balti-more: Johns Hopkins University Press, 2002. 456 p.
11. Mindell D.A. Digital Apollo. Human and Machine in Spaceflight. Cambridge: MIT Press, 2008. 376 p.
12. Kemeny J.G., Snell J.L., Knapp A.W., Griffeath D.S. Denumerable Markov Chains. NY-Berlin: Springer-Verlag, 1976. 483 p. doi: 10.1007/978-1-4684-9455-6
13.Astrom K.J. Optimal control of Markov decision processes with incomplete state estimation // Journal Mathematical Analysis and Applications. 1965. V. 10. N 1. P. 174–205. doi: 10.1016/0022-247X(65)90154-X
14. Howard R.A. Comments on the origin and application of Markov decision processes // Operations Research. 2002. V. 50. N 1. P. 100–102. doi: 10.1287/opre.50.1.100.17788
15. Ланкастер П. Теория матриц. М.: Наука, 1973. 280 с.
 



Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2019 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика