Інформаційні технології моделювання процесів розвитку туристичних та інфокомунікаційних комплексів на основі фізичних аналогій



Скачати 137.42 Kb.
Дата конвертації15.04.2016
Розмір137.42 Kb.


Інформаційні технології моделювання процесів розвитку туристичних та інфокомунікаційних комплексів на основі фізичних аналогій

Іванущак Наталія Михайлівна, к.т.н., асистент кафедри комп’ютерних систем та мереж Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича,

Артеменко Ольга Іванівна, к.т.н., старший викладач кафедри комп’ютерних систем і технологій ПВНЗ «Буковинський університет»,

Гаць Богдан Миколайович, к.т.н., викладач кафедри комп’ютерних систем і технологій ПВНЗ «Буковинський університет»,

Угрин Дмитро Ілліч, к.т.н., доцент, завідувач кафедри «Інформаційні системи» Чернівецького факультету Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут»

Ключові слова: туристична галузь, туристична інфраструктура, рекреаційна привабливість території, інформаційна технологія, інфокомунікаційні комплекси, інформаційна система, сховище даних, простір даних, комп’ютерна мережа, інтеграція даних, моделювання, прогнозування, стохастичний граф, нечітка логіка, клітинні автомати, фрактал, дифузія.

реферат

У роботі розв’язано низку важливих наукових та науково-прикладних задач, пов’язаних із розробкою інформаційних технологій для моделювання на основі фізичних аналогій об’єктів туристичної галузі та інфокомунікаційної інфраструктури. Проаналізовано процеси інтеграції цих технологій у відповідній інформаційній системі моделювання для дослідження та побудови ефективних туристичних та інфокомунікаційних комплексів. Виконані оригінальні дослідження властивостей інформаційно-комунікаційних локальних та глобальних комп’ютерних мереж на основі відповідних фізичних аналогій. Результати науково-дослідної роботи опубліковані авторами у 62 статтях фахових видань, 63 тезах доповідей та матеріалах міжнародних наукових та науково-технічних конференцій. Практичне використання результатів науково-пошукової роботи підтверджено відповідними актами.



ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ

На сьогодні туристична галузь України потребує розробки та реалізації ефективних методів та засобів підтримки прийняття рішень для їх використання всіма учасниками туристичного ринку, і зокрема тих, що опікуються розвитком та функціонуванням туристичної інфраструктури, яка загалом визначає інтенсивність процесів розвитку туристичної галузі. В цьому контексті впровадження новітніх інформаційних технологій як фактору суттєвого підвищення якості та ефективності прийнятих із їх використанням управлінських рішень, є актуальним і значною мірою соціально та економічно затребуваним у туристичній галузі. Буковина як складова частина Карпатського туристичного регіону України володіє потужним рекреаційним потенціалом, що базується на різноманітті природних рекреаційних ресурсів та багатій історико-культурній спадщині, а також достатньо розвиненій туристичній інфраструктурі. В цих умовах слід якнайповніше використовувати наявні можливості та резерви для збільшення фінансових надходжень до бюджетів усіх рівнів від туризму та надання супутніх послуг.



Мета роботи полягає у розробленні нових, удосконаленні та адаптації існуючих методів і засобів математичного моделювання процесів розвитку ефективної туристичної та інфокомунікаційної інфраструктури регіону, які уможливлюють дослідження їх структури і параметрів на основі фрагментарних даних спостережень, моделювання та прогнозування процесів їх розвитку та структуризації на основі фізичних аналогій.

Наукова новизна роботи полягає у розроблених методах та засобах моделювання об’єктів і комплексів туристичної інфраструктури, інфокомунікаційних комплексів на основі певних фізичних аналогій явищ та процесів. Зокрема, здійснено моделювання та прогнозування процесів розвитку просторової форми інфраструктури туристичних поселень на основі фрактальної теорії та аналогії процесів дифузії з використанням математичного апарату клітинних автоматів. На основі аналогій статистичної фізики розроблено новий метод генерування структури високотехнологічних інфокомунікаційних мереж із заданою функцією щільності розподілу ступенів вузлів з використанням апарату теорії комплексних мереж, що дає можливість відтворювати інфокомунікаційні мережі як стохастичні графи із заданими ймовірнісними властивостями.

Практична значимість роботи. Розроблені в рамках науково-дослідної роботи інформаційні технології можуть використовуватись на регіональному та локальному рівнях – для моделювання та аналізу процесів формування і розвитку окремих туристичних об’єктів і цілісних туристичних комплексів.

Розроблені в рамках науково-дослідної роботи інформаційні технології можуть використовуватись на регіональному та локальному рівнях – для моделювання та аналізу процесів формування і розвитку окремих туристичних об’єктів і цілісних туристичних комплексів. При цьому авторами роботи запропоновано проводити моделювання об’єктів і комплексів туристичної інфраструктури та інфокомунікаційних комплексів на основі певних фізичних аналогій явищ та процесів. Зокрема, це аналогії процесів росту кристалів з використанням математичного апарату клітинних автоматів, моделювання та прогнозування процесів розвитку просторової форми інфраструктури туристичних поселень – на основі фрактальної теорії та аналогії процесів дифузії.

Розроблена авторами інформаційна технологія моделювання просторового розвитку об’єктів туристичної інфраструктури регіону дає змогу проводити аналіз процесів започаткування та ведення туристичного бізнесу, використання природних та рекреаційних ресурсів відповідної території; забезпечує можливість формування варіантів науково-обґрунтованих стратегій розвитку регіональної туристичної інфраструктури.

У роботі наведено оригінальний метод оцінювання рекреаційної привабливості території з допомогою систем виведення на основі нечіткої логіки, який, на відміну від географічних методів, дозволяє враховувати якісні характеристики об’єктів, множину видів туризму та сезонні особливості туристичного відпочинку. Розроблено метод оцінювання сезонної рекреаційної привабливості території на місцевому та регіональному рівнях, засоби автоматизації картографічного подання просторового розподілу сезонної рекреаційної привабливості території, які дозволили визначити перспективні для розвитку туризму місця Карпатського регіону, туристичну спеціалізацію території та сформувати пакет туристичних послуг.

Запропонований авторами метод розрахунку рекреаційного потенціалу території дозволяє здійснити аналіз розміщення наявних і перспективних центрів рекреації та туризму, визначати актуальні напрямки розвитку рекреації в регіоні.

Авторами удосконалено клітинну модель урбанізації для моделювання процесів просторового розвитку об’єктів туристичної інфраструктури шляхом модифікації алгоритму асинхронних клітинних автоматів, що надає можливість обґрунтовувати та оптимізовувати розбудову туристичних об’єктів, а також доповнювати їх відповідною соціальною та транспортною інфраструктурою.

Інформаційна технологія, в якій реалізовано розроблені авторами методи оцінювання рекреаційної привабливості території, рекреаційного потенціалу території та моделювання просторового розвитку об’єктів туристичної інфраструктури на регіональному рівні, дозволяє формувати науково обґрунтовані варіанти покращення ведення туристичного бізнесу та використання природних і рекреаційних ресурсів території.

Авторами розроблено інформаційну технологію прогнозування розвитку інфраструктури об’єктів туристичної галузі, яка інтегрує методи прогнозування просторових характеристик об’єктів туристичної інфраструктури, розширює аналітичні можливості для підготовки відповідних рішень за рахунок проблемно-орієнтованої адаптації математичних моделюючих програмних пакетів з автоматизованим поданням геопросторових даних та їх опрацювання, що дозволяє забезпечити комплексний підхід у прийнятті відповідних рішень.

Впровадження інформаційної технології моделювання процесів розвитку об’єктів інфраструктури туристичної галузі дає змогу розв’язати задачі розрахунку привабливості території для розвитку об’єктів інфраструктури, прогнозування динаміки розвитку просторової форми інфраструктури туристичних містечок, передбачення майбутніх сценаріїв розвитку регіону, які потрібні для потенційних інвесторів, органів державного управління з метою вироблення рекомендацій щодо розвитку туристичної галузі регіону в цілому.

Авторами розроблено метод прогнозування зміни просторової форми інфраструктури об’єктів туристичної галузі за рахунок мультимодельного підходу, який інтегрує моделі на основі фрактальної теорії, а саме: броунівського зміщення серединної точки плоскої сітки, рекурсивних самоафінних фракталів, фрактальних поверхонь, броунівських фрактальних рельєфів і дифузії, тобто клітинна модель урбанізації, випадкового дощу, неперервної та комбінованої дифузно-обмеженої агрегації, що дає змогу отримувати комплексну оцінку просторових характеристик території: форми, внутрішньої структури та симетрії.

У процесі дослідження розроблено метод розрахунку просторового розподілу належності території до урбанізованої на основі навчання гібридної нейронної мережі, що дає змогу оцінювати, з точки зору атрактивності, довільну територію щодо можливості розбудови туристичної інфраструктури та візуалізувати результати моделювання на картах ГІС.

Створені авторами програмні засоби для реалізації інформаційної технології моделювання просторового розвитку туристичної інфраструктури регіону суттєво полегшують процеси планування економічних, інженерно-технічних, екологічних та соціальних заходів локального та регіонального рівнів. З використанням розробленої авторським колективом інформаційної технології проведено комп’ютерне моделювання просторового розвитку об’єктів туристичної інфраструктури території Карпатського регіону. Сформовано базу сезонних карт рекреаційної привабливості та рекреаційного потенціалу Чернівецької області та Карпатського регіону. Отримано територіальні розподіли рекреаційної привабливості різних видів туристичної діяльності.

У процесі дослідження розроблена інформаційна система (ІС) «Траверс», яка системно акумулювала запропоновані авторами інформаційні технології і яка зорієнтована на процеси підтримки прийняття рішень розбудови існуючих та розміщення нових елементів інфраструктури туристичної галузі. ІС є потенційно корисною для органів державної влади, інвесторів при визначенні привабливих для розвитку туристичного бізнесу територій. Вона надає можливість здійснювати відбір даних, аналіз інвестиційної привабливості території, прогнозування інфраструктури туристичних об’єктів та майбутніх сценаріїв їхнього розвитку, визначати перспективні території для розміщення та розвитку об’єктів туристичної галузі, надавати вхідні дані для моделей.

З використанням розроблених інформаційних технологій, поданих у формі цілісної системи, проведено комп’ютерне моделювання та прогнозування зміни просторової форми інфраструктури туристичних поселень Карпатського регіону, зокрема селищ Ворохта, Яремче, Славське.

Важливим фактором підвищення ефективності функціонування об’єктів та комплексів туристичної галузі є сучасні інфокомунікаційні технології. Для їх запровадження необхідно проводити системний аналіз, статистичне дослідження властивостей локальних та глобальних комп’ютерних мереж, розроблення нових, удосконалення та адаптацію існуючих методів і засобів математичного моделювання, які уможливлюють дослідження структури і параметрів комп’ютерних мереж на основі фрагментарних даних спостережень, моделювання процесів їх розвитку та структуризації в рамках формалізму комплексних мереж.

Реалізація сучасних концептів трансформації сфери надання якісних туристичних послуг та сервісів базується на якнайповнішому використанні потенційних можливостей інформаційно-комунікаційного середовища на локальному, регіональному та глобальному рівнях.

Як показано в роботі, для розв’язання такого класу задач слід застосовувати оригінальний математичний апарат, що базується на відповідних фізичних аналогіях, переході до ймовірнісного моделювання та полягає в багатократному проведенні випробувань побудованої ймовірнісної моделі і подальшому статистичному опрацюванні результатів моделювання з метою визначення шуканих характеристик аналізованого процесу у вигляді оцінок його параметрів.

Авторами запропоновано використовувати математичні формалізми та концепції складних мереж для моделювання комунікаційних об’єктів і систем у тих випадках, коли методи, засоби та способи дослідження (з допомогою спостереження та активного експерименту) є недоцільними або неможливими.

Виходячи із статистичних закономірностей, яким підпорядковані графи, що зображають локальні комп’ютерні мережі (ЛКМ), автори засвідчили: останні належать до систем без масштабування зміни характерних величин мережі, а зростання та переважне приєднання цих безмасштабних складних мереж відбувається за степеневим законом розподілу ймовірностей, чим зумовлений вибір моделі Барабаші-Альберт у ролі прототипу моделювання ЛКМ.

Авторами розроблено оригінальну математичну модель генерування структури локальних інфокомунікаційних комп’ютерних мереж із заданою функцією щільності розподілу ступенів вузлів із використанням апарату теорії комплексних мереж, що дало можливість адекватно відтворювати ці мережі як стохастичний граф із заданими ймовірнісними властивостями. На основі запропонованого у роботі алгоритму моделювання здійснено прогнозування еволюційної динаміки перспективного розвитку та становлення реальних комп’ютерних мереж на наступні прогнозні періоди.

Запропоновані математичні моделі відтворення сценаріїв кібератак використано для оцінювання уразливості змодельованих стохастичних графів та розв’язання задачі про стійкість безмасштабних комп’ютерних мереж стосовно до випадкових та спрямованих атак. Розроблено узагальнену модель еволюції мережевого ансамблю в умовах дестабілізуючих загроз.

У контексті моделювання процесів розвитку інфокомунікаційних комплексів, зорієнтованих зокрема на туристичну діяльність, актуальною є задача інтеграції різноманітних та різноформатних даних. З метою побудови ефективної системи прийняття рішень у туристичній сфері авторами вирішено науково-прикладну задачу інтеграції розрізненої різнотипової інформації. Сучасні підходи інтеграції даних за своєю функціональністю поділяються на інтеграцію веб-застосувань та інтеграцію на основі технологій сховищ даних. Специфіка туристичної галузі вказує на те, що для отримання актуальної, повної та достовірної інформації щодо об’єктів туристичної сфери, необхідним є поєднання обох типів інтеграції. Такий підхід дозволив сформувати вимоги до інтеграції засобів зберігання та опрацювання даних, які слугували концептуальним базисом формування нової інформаційної технології – технології просторів даних (ПД).

Застосування авторами методології системного аналізу засобів і методів організації ПД у галузі туризму дало підстави для розроблення відповідних каталогів з метою ефективної реалізації процесів подальшої інтеграції даних.

Удосконалено методи інтеграції даних шляхом попереднього визначення структури та узгодження джерел даних, що дозволило опрацьовувати різноформатні дані в просторах даних туристичної галузі.

Авторами запропоновано введення спеціального оператора автоматичного визначення структур джерел даних шляхом порівняння структур даних із джерел даних, що є в просторах даних, із структурами джерел даних, які завантажуватимуться, що уможливило уніфікувати форму запитів до джерел даних та формувати послідовності коректних відповідей на сформовані запити.

Розроблена архітектура простору даних туристичної галузі з використанням технологій реляційних баз та сховищ даних дозволяє адаптувати існуючі моделі даних для використання у просторах даних.

Створені структури даних для опису елементів ПД туристичної галузі дозволяють здійснювати ефективні обчислення даних. Удосконалені алгоритми інтеґрації даних із розрізнених джерел шляхом попереднього визначення структури джерел даних та їх узгодження дають можливість не тільки підвищити якість інформації у ПД, але й коректно інтерпретувати результати моделювання.

Розроблено програмно-алгоритмічну систему просторів даних галузі туризму, в якій втілено та апробовано результати наукових досліджень. Зокрема, вони були впроваджені при розробленні інформаційно-аналітичної системи збору та опрацювання інформації для Чернівецької та Львівської обласних державних адміністрацій, що дало змогу автоматизувати процеси інтеграції даних та формування ефективних процесів підтримки прийняття рішень.



ВИСНОВКИ

В роботі «Інформаційні технології моделювання процесів розвитку туристичних та інфокомунікаційних комплексів на основі фізичних аналогій» авторами розв’язані наступні задачі:



  • Розроблено інформаційну технологію моделювання просторового розвитку об’єктів туристичної інфраструктури на регіональному рівні з застосуванням моделі на основі дискретної дифузії, що дало змогу суттєво покращити можливості прогнозування перебігу процесів започаткування і ведення туристичного бізнесу та використання природних рекреаційних ресурсів території.

  • Удосконалено клітинну модель урбанізації для моделювання процесів просторового розвитку об’єктів туристичної інфраструктури на регіональному рівні шляхом модифікації алгоритму асинхронних клітинних автоматів, що дало можливість обґрунтовано здійснювати розбудову туристичних об’єктів, а також доповнювати їх відповідною соціальною, транспортною та інфокомунікаційною інфраструктурою.

  • Розроблено інформаційну технологію прогнозування розвитку інфраструктури об’єктів туристичної галузі та створено на її основі інформаційну систему, за допомогою якої розраховується привабливість інфраструктури, внутрішні характеристики, структура, динаміка розвитку туристичних поселень Карпатського регіону та перспективні місця започаткування та розвитку об’єктів туристичного бізнесу.

  • Розроблено метод прогнозування зміни просторової форми інфраструктури об’єктів туристичної галузі на основі мультимодельного підходу, який інтегрує моделі на основі фракталів і дифузії, що дозволяє отримувати комплексну оцінку просторових характеристик території за рахунок використання аналогії між ростом кристалів і розростанням туристичних поселень: форми, внутрішньої структури та симетрії.

  • Запропоновано концепцію комп’ютерного моделювання процесів утворення та росту фрактальних кластерів комп’ютерних мереж за алгоритмом обмеженої дифузією агрегації та методів теорії стохастичних графів.

  • Розроблено програмне забезпечення візуалізації стохастичних графів для аналізу складних мереж і спрощення процесів аналізу реальних даних, яке є ефективним інструментом при рішенні задач, пов’язаних з дослідженням динаміки розвитку комплексних мережеподібних систем.

  • Розроблено метод моделювання структури і параметрів складних мереж на основі фрагментарних даних спостережень, який застосовано для аналізу, оцінювання і розвитку процесів стійкості і надійності комплексних мережеподібних систем.

  •  Обґрунтовано використання моделі дифузії з обмеженою агрегацією для дослідження фрактальної геометрії комп’ютерних мереж, яка дає можливість відслідковувати динаміку формування та розвитку реальних мереж від моменту їх зародження.

  • Розроблено методи та засоби інтеграції розрізнених даних у туристичній сфері з метою підвищення ефективності функціонування об’єктів туристичної галузі, що дозволило зменшити затрати часу при формуванні статистичних звітів, а також збільшити кількість клієнтів туристичних фірм, бази даних яких включені у відповідний простір даних.

  • Розроблено загальну архітектуру ПД на основі реляційного підходу для туристичної галузі, алгоритми інтеграції різнотипових даних із розрізнених джерел на базі модифікованих операторів консолідації та федералізації.

К.т.н., асистент

кафедри комп’ютерних систем та мереж

Чернівецького національного університету

імені Юрія Федьковича __________ Іванущак Н.М.
К.т.н., доцент

кафедри комп’ютерних систем і технологій

ПВНЗ «Буковинський університет» __________ Артеменко О.І.
К.т.н., старший викладач

кафедри комп’ютерних систем і технологій

ПВНЗ «Буковинський університет» __________ Гаць Б.М.
К.т.н., доцент, завідувач кафедри

«Інформаційні системи» Чернівецького факультету



Національного технічного університету

«Харківський політехнічний інститут» __________ Угрин Д.І.


База даних захищена авторським правом ©shag.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка