Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)

Тринадцатая Всероссийская открытая конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса"

XIII.B.138

Эмергетический подход к информационным циклам мониторинга-управления природно-антропогенными энергетическими циклами на основе данных дистанционного зондирования

Балтер Б.М.(1), Д.Б.Балтер (1), В.В.Егоров (1), М.В.Стальная (1), М.В.Фаминская (2)
(1) Институт космических исследований РАН, (2) Российский государственный социальный университет
Ранее мы предлагали картину ноосферы как системы связанных природных материально-энергетических циклов, управляемых антропогенными информационными циклами, устроенными по теории оптимальной фильтрации/управления. Дистанционное зондирование (ДЗ) играло здесь роль звена наблюдения. Не хватало количественного описания связанных материально-энергетических и информационных потоков, которое позволило бы записать принцип оптимума как для природных, так и для антропогенных циклов. В частности, это нужно было, чтобы выделить из общего потока бит информации ДЗ значимую, осмысленную часть, пригодную для управления. В данной работе предлагается с этой целью использовать эмергетический подход Г. Одума. Эмергия – это характеристика, учитывающая как количество, так и качество энергии. Информационные потоки рассматриваются как эмергия высокого качества. Схемы Одума объединяют геосферные и экологические процессы с экономическими, социальными и технологическими процессами, в которых может найти свое место и ДЗ. Важнейшим базовым элементом этих схем является автокаталитический узел с обратной связью, производящий эмергию высокого качества из эмергии низкого качества. Так описываются геохимические и геофизические материальные циклы, биохимические циклы в экосистемах, индустриальное производство и др.; мы предлагаем применить этот же подход к информационным циклам с ДЗ. Главная проблема подхода Одума – избежание «двойного счета» при ветвлении и слиянии энергетических и информационных потоков. Мы предлагаем применить для этого разработанную в последние годы теорию распределенных информационных систем наблюдения и управления на основе информационного фильтра Калмана. В ней информационные потоки оказываются аддитивными, т.е. соблюдается «принцип сохранения информации», что снимает проблему «двойного счета» и одновременно позволяет выделить значимую часть информации. Кроме того, в этом подходе решается другая важная проблема подхода Одума: откуда берется принцип оптимума. Он возникает децентрализованно: каждый локальный цикл занимается локальной оптимизацией, исходя из своей ограниченной информации, а глобальный оптимум возникает из взаимодействия локальных узлов, как оптимум Нэша в теории игр. В эту картину естественно ложится и описание характерных для схем Одума экономических потоков как рыночных оптимизаторов в сети «игроков» рынка. Мы также пытаемся интерпретировать в рамках этой картины результаты, полученные экологами в поиске описания принципа максимума в экосистемах через их энергетические и энтропийные характеристики.
В этой картине информационные потоки ДЗ являются не только частью цикла управления текущим состоянием природных циклов, но и частью информационной иерархии, «вертикальные» потоки в которой связаны с накоплением многоуровневой модельной информации, или, на языке Одума, с восхождением по иерархии качества эмергии. Математический аппарат для описания этого – теория дуального управления.
В настоящее время мы разрабатываем компьютерный имитатор цикла мониторинга/управления экосистемой с участием ДЗ («Геодиалог»). Он включает в себя информационный цикл Калмана. Будет описано возможное применение эмергетического подхода в рамках «Геодиалога», вложение «Геодиалога» в модельную иерархию, возможности построения распределенного управления экосистемами на основе сети связанных узлов – «Геодиалогов».
Работа поддержана МОН РФ, задание 2014/601.

Технологии и методы использования спутниковых данных в системах мониторинга

91