Квант норавшан моделларнинг интеллектуал бошқариш тизимларида қЎлланилиши

КВАНТ НОРАВШАН МОДЕЛЛАРНИНГ ИНТЕЛЛЕКТУАЛ БОШҚАРИШ ТИЗИМЛАРИДА ҚЎЛЛАНИЛИШИ

Тошкент ахборот технологиялари университети, доцент М.Сапаев, mamatkarim @ mail.ru
Аннотация .Мақолада квант норавшан моделлари асосида ноаниқлик шароитида технологик жараёнлар ва динамик объектларнинг бошқариш моделларини ягона математик аппарат асосида ифодалаш, тадқиқ этиш ва бу моделлар асосида моделлаштириш алгоритмини яратиш имконияти кўрсатилган беради.
Калит сўзлар. квант ҳисоблашлар, норавшан моделлар. технологик жараёнла, бошқариш моделлари, моделлаштириш алгоритми, интеллектуал тизимлар.
Кириш.Интеллектуал ахборот-коммуникация тизимларини яратишда тизимлар тузилишининг мураккаблиги,қурилмаларнинг турли-туманлиги.талабларнинг ноаниқлиги .ташқи шароитнинг ўзгарувчанлиги ва бошқа омиллар маълум бир муаммоларни вужудга келтиради ҳамда лойиҳалаш масаласини ечишда айрим қийинчиликларни келтириб чиқаради.Шунинг учун бу хусусиятларни хисобга олиш имкониятини берувчи квант ҳисоблаш назариясига асосланган ҳолда тизимларни синтезлашда қўлланиладиган тармоқ функция структурасини танлаш, унинг вазнларининг оптимал қийматларини топиш масалалари муҳим рол ўйнайди. Мураккаб динамик объектларнинг квант ҳисоблашли моделини қуришда биринчи ва энг муҳим қадам ушбу жараёнга таъсир кўрсатувчи асосий омилларни, шунингдек моделнинг вектор координаталарини жараёнининг ўзига хос функционал ва ташкилий тузилишини ҳисобга олган ҳолда аниқлаш ҳисобланади.
Асосий қисм.Ўрганилаётган объект динамикаси тенгламаси қуйидаги кўринишга эга бўлсин:
, , ,
бу ерда: - фаза координаталарининг умумлаштирилган вектори; - ўлчамли чиқиш ўзгарувчилари.
ва - бошқариш ва ғалаёнланишнинг умулаштирилган векторлари; - чиқиш координаталар вектори.
Тегишлилик функцияси сифатида олинган сигмоидал тегишлилик функцияси қуйидаги кўринишга эга:
.



бу ерда - сигмоидал функция параметрлари.
Ушбу муносабатлар асосида нейрон тўрининг ҳар бир қатлами учун тегишлилик функциясининг параметрлари аниқланилгандан сўнг дефаззификациялаш операцияси бажарилиб, бошқариш сигнали қуйидагича топилади:
,
бу ерда - ўқитишнинг ҳар бир қадамида ҳисоблаб чиқилади; v- ўқитиш тезлиги. Танланган нейрон тармоқнинг реал жараёнга мослигини таъминлаш ҳамда унинг аниқлигини ошириш учун яширин қатламлар ва улардаги нейронларнинг сонини ошириш зарур. Лекин бу ўз навбатида нейрон тармоқнинг параметрларини ҳисоблаш вақтининг ошишига олиб келади, яъни модель тезкорлигини пасайтиради. Шунинг учун нейрон тармоқ модели аниқлиги ва унинг параметрларини ҳисоблаш тезлиги ўртасидаги оптимал муносабатни таъминлаш учун квант ҳисоблаш усулларидан фойдаланилди
Бу ёндашувдан фойдаланиш аввало, моделларда ноаниқликлар мавжудлигида, бошқарув қарорларини танлашнинг моделлари ва жараёнлари ноаниқлигида ва аксар ҳолларда фақат сифат даражасида берилгандагина, мураккаб объектларни самарали бошқариш имконини беради.
Технологик жараёнларни таклиф этилган бу усул билан шакллантирилиши ноаниқлик шароитида фаолият кўрсатувчи динамик объектларнинг бошқариш моделларини ягона математик аппарат асосида ифодалаш, тадқиқ этиш ва бу моделлар асосида моделлаштириш алгоритмини яратишнинг имконини беради.
Ахборот ва коммуникация тизимларини моделлаштириш алгоритмини қуйидагича кўринишда ифодаланиши мумкин:

бу ерда: – модел идентификатори; – Х тўпламда аниқланган бир ўринли мантиқий предикат – моделлаштирилаётган алгоритмнинг бир қанча хоссалари мажмуини ифодаловчи тасвир; - ҳисоблаш моделининг кириш ўзгарувчилари; - ҳисоблаш моделининг чиқиш ўзгарувчилари; - ўзгарувчилар мажмуи; - Х аниқловчилар ва қийматлар яъни жуфтлиги соҳаси билан берилувчи моделни қўллаш соҳаси. У ҳолда бошланғич модел компонентлари элементар модел компонентлари орқали қуйидагича ифодаланади:
,
,
, ,
,
бу ерда: - компонентлари вектори бўлган гиперюзага тўпламнинг проекцияси.
Ҳисоблаш моделларини бу кўринишда ифодалаш моделлаштириш алгоритмларини шакллантиришга боғлиқ бўлган босқичларни умумлаштириш ва мазкур моделлар асосида ечиладиган турли ҳилдаги масалаларни ягона кўринишда ифодалаш имконини беради. Бу каби ёндашув асосида технологик объект параметрлари ва объектга таъсир этувчи факторларнинг вақт бўйича ўзгариш хусусиятларига эга бўлган ностационар ҳолатлари мавжуд бўлганда ҳам бошқариш моделини қуриш имконияти мавжуд бўлади.
Мавжуд вазифани ҳал қилишда қўшимча мураккаблик ва баъзи бир бошқариш қарорлари чиқиш маълумотларининг ноаниқлиги шароитида қабул қилинишидан келиб чиқади. Келтирилиб ўтилган масалаларни ечишда интеллектуал технологиялардан фойдаланиб, мураккаб жараёнларни таҳлиллашнинг замонавий турларига эҳтиёж уйғонади. Бундай ҳолатда, энг муҳим босқичлардан бири бўлиб, ўрганилаётган технологик жараённи шакллантириш ҳисобланади. Шуларни инобатга олган ҳолда, технологик жараённинг динамикасини назарий тўплам кўринишида қуйидагича ифодалаш мумкин:
,
бу ерда: - технологик ускуналар ва агрегатларнинг тўплам моделлари; - объектлар орасидаги алоқалар тўплами; - объектларнинг ҳолатлари тўплами.
Ҳар қандай технологик жараённинг ишлашини маълум бир вақт оралиғида ҳолатларнинг ўзгариш кетма-кетлиги деб ҳисоблаш мумкин. Технологик жараён ҳолатининг жорий вақтдан ҳар бир қийматлари учун объект параметрлари ҳолатлари тўплами кўринишида тавсифланади; - технологик жараён ҳолатини характерловчи ўзгарувчилар; - ускуналар ҳолатини характерловчи ўзгарувчилар; - бошқариш тизими ҳолатини акс эттирувчи ўзгарувчилар. тўплам параметрларига қараб технологик жараённинг нормал ишлашига чекловлар қўйилиши мумкин.
Технологик жараёнларни бошқариш тизимларини ишлаб чиқишда ахборотни қайта ишлаш ва бошқариш таъсирини ишлаб чиқишнинг юқори самарали усулларини яратишга алоҳида эътибор қаратилади. Бу каби муаммони бартараф этишда мураккаб ноаниқлик шароитларида ишловчи тизимларнинг фаолияти ва ташқи муҳит хусусиятларининг ўзгариши, шунингдек ғалаён ва ҳалақитлар таъсирларини хисобга олиш имконини берувчи жараённи бошқаришни квант норавшан моделини ишлаб чиқиш зарур бўлади. Бунда технологик жараённи бошқариш тизимини динамикасини ҳолат тенгламалари кўринишида қуйидагича ёзиш мумкин:
; ,
бу ерда Х – ҳолат фазоси, U - мумкин бўлган бошқариш тўплами, F – ҳолатнинг ўткинчи функцияси, умумий ҳолда чизиқсиз кўринишда бўлади:
.
Турли кўринишдаги ноаниқликка эга динамик тизимнинг ўткинчи функцияси квант норавшан муносабат кўринишида қуйидагича бўлади:
.
Бунда тўлиқ аниқланмаган коэффицинтлар ва жараёнга таъсир қилувчи барча катталиклар тегишлилик функцияси орқали ифодаланади.
Умумий ҳолда квант норавшан тармоқни қуриш алгоритми қуйидагичадир:

1. 
   Норавшан Р₁,...,Р_к муносабатларнинг кесишмаси ни формула билан топиш: .
   

2. учун қуйидаги алгоритмга кўра, устун бўлмаган муқобиллар тўплами аниқланади: тескари матрица аниқланади: .
матрицанинг ҳар бир элементдан тегишли Қ₁ матрица элементи чиқариб ташланади. Бундан ташқари, агар натижа манфий бўлса, у нолга алмаштирилади: .
матрицанинг ҳар бир сатрида максимал қиймати олинади, олинган қийматлар бирдан айрилади. Натижада - устун бўлмаган муқобилларнинг тегишлилик даражалари олинади: .
Шундай қилиб, устун бўлмаган муқобиллар тўплами ҳар бири ўз тегишлилик даражасига эга элементларининг мослиги сифатида намоён этади. Ушбу тўплам қуйидагича кўринишда бўлади:
.
3. Устун бўлмаган Р тўплам учун асосий бўлмаган Р^НД шу тарзда топилади. Олинган тегишлилик функцияси навбати билан орқали белгиланади ва ҳар бир белги учун вазн коэффициентлари қуйидагича бўлади:
.
4. матрица элементлари қуйидаги формула билан ҳисобланади:
.
5. юқорида тавсифланган алгоритмлар орқали аниқланади:
.
6. кесишма тузилади:
.
даги тегишлилик даражасининг максимал қийматга эга бўлган муқобилларни танлаш рационал ҳисобланади.
Хулоса. Технологик жараён ёки объектнинг математик моделларини танлаш тузилмасиз масала сифатида қаралиши мумкин, бу ҳолда ўзгарувчилар ўртасидаги шакллантирилган муносабатларни ифодалашда бевосита квант ҳисоблаш назарияси ва усуллардан фойдаланиш ўта қулай усул бўлади.