Private:NFNI-2009


 * Предложение за проект по Тематичния конкурс на Националния фонд за научни изследвания, "Насърчаване на научните изследвания в приоритетни области" http://nsfb.net/?id=1228

Обща информация

 * Заглавие
 * Българско: .....................................................
 * Английско: .....................................................


 * Приоритетна област
 * 4. Информационни и комуникационни технологии


 * Научен ръководител
 * Красимир Атанасов

Анотация

 * Анотация (до 1800 знака) изследователски цели, използувани методи, очаквани резултати

Ключови думи

 * Обобщени мрежи (Generalized nets), Моделиране (Modelling), Симулация (Simulation), Оптимизация (Optimization), Софтуерно инженерство (Software engineering)
 * Бази данни (Databases), Генетични алгоритми (Genetic algorithm), Грид компютинг (Grid computing), Експертни системи (Expert systems), Машинно обучение (Machine learning), Метод на мравките (Ant colony optimization), Моделиране на бизнес процеси (Business process modelling notation), Мрежи на работни процеси (Workflow nets), Невронни мрежи (Neural networks), Разпознаване на говор (Speech recognition), Разпознаване на образи (Pattern recognition), Складове от данни (Data warehouses), Сондиране на данни (Data mining), UML

Научен колектив

 * Списък на партньорски организации / имена

Външни изпълнители
 * Сотир Сотиров, Трифон Трифонов, Калин Георгиев, Магдалина Тодорова, ...


 * Институт за системни изследвания, Полска академия на науките, Варшава, Полша (Systems Research Institute, Polish Academy of Sciences, Warsaw, Poland)
 * Проф. Мачией Кравчак (Prof. Maciej Krawczak)
 * Дрезденски университет, Дрезден, Германия (Dresden University, Dresden, Germany)
 * Евелина Койчева, докторант
 * Уерейн Колидж, Сидни, Австралия (Warrane College, Sydney, Australia)
 * Проф. Антъни Шенън (Prof. Anthony Shannon)
 * Уестминстърски университет, Лондон, Великобритания (Westminster University, London, UK)
 * Проф. Панайотис Хунтас (Prof. Panagiotis Chountas)


 * За всяка от партньорските организация трябва да се напише текст (макс. 1800 знака) с конкретни действия от страна на кандидатстващата организация за подпомагане изпълнението на проект

Състояние на научните изследвания по темата на проекта

 * Състояние на научните изследвания по темата на проекта в България и чужбина и актуалност на научната проблематика (до 2 страници)

Областта на математическото моделиране със средствата на обобщените мрежи (ОМ) датира от 1982 година, когато те са дефинирани в България от Красимир Атанасов като разширение на мрежите на Петри и останалите, съществуващи към момента други техни разширения. ОМ са инструмент за моделиране и оптимизация на паралелни и конкурентни процеси в сложни системи, и решаване на задачи, за които други средства като блок-схеми, мрежи на Петри, системи диференциални уравнения и други, се оказват неприложими или неефективни.

Най-общо казано, мрежата на Петри е двуцветен ориентиран граф, в който се движат точки, условно наречени "ядра", които маркират развитието на процес, стъпките на който се представят чрез върховете на графа. Мрежите на Петри са първото средство за описание на паралелно протичащи процеси. Поради слабите им моделиращи възможности, през 1970-те и първата половина на 1980-те години те стават обект на повече от 20 различни разширения. Към съществуващите до 1982 г. разширения на мрежите на Петри вече бяха добавени моменти от време, в които да се придвижват ядрата; продължителности на това придвижване; цветове, с които ядрата да се оцветяват, за да станат различими; условия (по едно за всяка отделна група), които да са изпълнени, за да могат група ядра да преминат от едни върхове на графа в други.
 * Теоретични изследвания

Това, че ОМ действително са обобщение на мрежите на Петри се изразява с факта, че ядрата на ОМ влизат в мрежата с начални характеристики, а по време на движението си в ОМ получават нови характеристики, запазвайки предишните. Така ядрата се превръщат в "индивиди" със собствена история. Условието от предикатно-преходните мрежи, свързано с движението на ядрата, тук е заменено с цяла матрица от условия, която позволява много по-детайлно описание на причините за движение в различните възможни посоки. Освен дискретното време, в което протичат процесите в мрежите на Петри, в ОМ е добавена и абсолютна времева скала, по която може да се отчита времето на функционирането на мрежата.

През последните 27 години бе изградена сравнително цялостна теория на ОМ. Бяха установени връзките между ОМ и другите видове мрежи на Петри, а също така, между ОМ от една страна и от друга страна - машините на Тюринг и крайните автомати. Бяха описани специални ОМ, които са универсални за всеки един от видовете разширения на мрежите на Петри. Специално трябва да се отбележи, че голяма част от разширенията на мрежите на Петри (в т.ч. ОМ) са съществени разширения, т.е., могат да се посочат примери на процеси, описуеми чрез съответното разширение, но неописуеми чрез мрежа на Петри. Значителна стъпка за утвърждаването на теорията е поредицата от доказателства, че всички известни до момента разширения на ОМ са консервативни, т.е. за всяко такова разширение може да се конструира ОМ, която описва функционирането и резултата от работата му.

Теорията на ОМ бе обогатена с алгебричен, топологичен, логически, операторен, програмен и методологичен аспекти. Важно е да се отбележи, че към 1982 г. в теорията на мрежите на Петри все още не са правени почти никакви изследвания в тези посоки. Например, в рамките на алгебричния аспект на теорията на мрежите на Петри, бяха дефинирани операции над преходите на мрежа, но не и над цели мрежи, нещо, което бе предложено в теорията на ОМ за пръв път. Също за пръв път, в теорията на ОМ са разработени топологичен и логически аспекти. В рамките на операторния аспект, разработен за целите на ОМ, са дефинирани шест вида оператори, които могат да модифицират структурата или поведението на дадена ОМ по желан от потребителя гъвкав начин.

Почти от самото начало, наред с теоретичните изследвания и изграждането на математическия апарат на ОМ, се конструират приложни ОМ-модели на процеси от различни научни и индустриални области като медицина и биотехнологии, химическа и петролна индустрия, транспорт, логистика и управление на складови стопанства, физика и астрономия, телекомуникации, администрация и електронно обучение. Например, от 1983 г. насам са създадени над 800 ОМ-модела на процеси на поставяне на медицински диагнози.
 * Практически приложения

Конструирани са десетки ОМ-модели и в онези области от информатиката и изкуствения интелект, които са изведени като приоритетни за настоящото проектно предложение. По-специално, могат да се цитират ... статии и ... монографии, описващи ОМ-модели на експертни системи и специализирани бази от данни, невронни мрежи (предстои публикуването на монография по тази тема от членове на колектива), системи за вземане на решения и оптимизация, разпознаване на образи, процеси в машинното обучение, генетични алгоритми, гъвкави автоматизирани производствени и роботизирани системи. За всяка от споменатите групи обекти е показано, че съществува ОМ, описваща функционирането и резултатите от работата им, т.е. апаратът на обобщените мрежи успешно може да послужи за моделирането и симулацията на всички тези обекти, въпреки тяхната разнородна природа, математически основи и програмна реализация. Тези научни резултати, постигнати със съществения принос на изследователския колектив по проекта, се явяват една от най-сериозните предпоставки за участието в настоящия конкурс с така дефинираните в проекта цели и задачи.

През 1991 година първата монография върху теорията на обобщените мрежи е публикувана от едно от най-влиятелните издателства за научна литература, World Scientific. Две години по-късно като нейно продължение е издаден сборник със статии от 32 автори върху приложенията на обобщените мрежи в изкуствения интелект, наукометрията, икономиката, индустрията, транспорта, медицината и компютърните науки. Един раздел от книгата е посветен на приложения на ОМ при решаване на задачата за търговския пътник, при моделиране на експертни системи и разширяване на това понятие с допълнители компоненти, разпределени бази данни, бази от знания, невронни мрежи и търсене на път в лабиринт.
 * Разпространение и актуалност на проблематиката

Съгласно обзорно-библиографската статия [], към средата на 2007 г., резултати от областта на ОМ са публикувани в над 640 статии и са докладвани пред над 30 конференции в България и чужбина.

Към 2009 година, популярността на ОМ в световен мащаб е нараснала многократно. Работят повече от 10 изследователски групи от Австралия, Великобритания, Полша, Португалия, САЩ, Южна Корея и други страни, публикувани са над 20 монографии (от които 16 в България, 3 в Австралия, 2 в Полша), защитени са над 25 дисертации за придобиване на образователната и научна степен "Доктор" (Dr of Philosophy, понеже 3 от дисертациите са защитени в Австралия) и три дисертации за придобиване на научната степен "Доктор на техническите науки", една от които е на полски, а друга - на английски специалист. ОМ са включени в тематиките на множество конференции: във Фуншал, Мадейра през 2003 г., в Лондон, Великобритания през 2006 г., конференциите "Intelligent Systems" на IEEE. Специализирани конференции по ОМ се провеждат ежегодно в България и Полша, съответно от 2000 и 2001 г. Следователно има основания да се смята, че по наукометричните си показатели областта на ОМ се радва на популярност и актуалност.

Другото много сериозно основание за актуалността на проблематиката е назрялата необходимост множеството конструирани през годините приложни ОМ-модели да получат своята програмна реализация и практическата демонстрация на предимствата на този инструментариум, изведени на теоретично ниво с математически средства.
 * Програмна реализация

След първите опити от 1987-88 г. за разработване на симулатор на Turbo Prolog 2.0, следват още два опита: през 1991-92 г., под Turbo Pascal 7.0 и през 2000 г., под Delphi и специално разработен вътрешен език за описание на ОМ-компоненти. По различни причини (от ненаучно естество), и трите пъти разработката на пакета за ОМ е изоставяна преди да бъде изготвен окончателен прототип, за да започне впоследствие наново, от нов екип разработчици, под нов език за програмиране и съобразно новите елементи, настъпили междувременно в теорията на ОМ. През 2005 година започва разработката на четвъртото поколение софтуерен симулатор за ОМ, програмиран на C++, Java (...) с елементи на XML, JavaScript (...). Освен с избора на тези съвременни, гъвкави, отворени за надграждане и популярни програмни езици и технологии, новата платформа наречена GNTicker се отличава и с много по-напредналия стадий, до който е доведена, в сравнение с предшествениците си, както и с имплементирането на повече нови аспекти от теорията на ОМ, и алгоритми с по-високо бързодействие. Положителен аспект е и това, че екипът от разработчици на GNTicker се състои само от млади хора, завършили следването си по информатика с отличие, и предпочели да останат или да се завърнат в България, въпреки специализациите си и възможностите за успешна реализация в чужбина. Всички те са включени в колектива на настоящото проектно предложение. Друга положителна страна на настоящата програмна реализация, в сравнение с предишните, е постигането на съгласие сред разработчиците за авторскоправния статут на симулатора, един въпрос, който добива все по-растящо значение и актуалност. Стигна се до единодушното решение когато приключи работата по симулатора в края на първия етап на проекта, той да се публикува под отворен код, което да поощри разработката му и от трети страни, включително от чужбина, да спомогне за популяризирането на апарата за обобщени мрежи и за изграждането на по-широка и устойчива общност от потребители и разработчици. Публикуването на софтуера под отворен код е и съществена стъпка по осъществяването на трансфер на знания и постижения от научния колектив по проекта към други научни колективи, към бизнеса и обществото като цяло.

Цели на проекта

 * Цели на проекта (до 1 страница)

Проектът има три основни, ясно разграничими цели:
 * 1) Успешно да се финализират дългогодишните опити за програмна реализация на теорията на обобщените мрежи.
 * 2) На тази основа да се осъществят на практика, под формата на софтуерни продукти, някои от идеите за приложения на ОМ в области от изкуствения интелект, информационните и телекомуникационните технологии, които понастоящем съществуват само във вид на абстрактни модели.
 * 3) Да се разпространят резултатите от работата по време на проекта, както по посока външни за проекта научни организации и предприятия, така и по отношение на други приложни области, в които екипът вече има постигнати теоретични резултати.

Първите две цели се явяват централни, съответно за първия и втория етап от проекта. Третата цел под различни форми ще се изпълнява през цялото време. Ясното разграничение на целите е видно не само от съществуващата между тях причинно-следствена връзка, но и чрез разпределението на дейностите и човешките ресурси.

Първата цел на проекта е да се доведат до успешен край дългогодишните опити за разработка на софтуерна платформа за ОМ-моделиране и симулация.

Първите опити за създаване на такава платформа датират от средата на 1990-те години и понастоящем се работи над четвъртото, и най-перспективно от технологична гледна точка, поколение софтуер за ОМ, който се пише на съвременни популярни и динамично развиващи се програмни езици като C++, Java, XML,... Към момента в известна степен са разработени и сървърната, и клиентската част на платформата и е изготвена спецификация и работен план за оставащите задачи (например създаване на гъвкав потребителски интерфейс, туулбокс за Matlab/Octave за ОМ, детайлна софтуерна документация и др.).

Финализирането на работния план е изключително важна цел, която стои не само пред участниците в проекта, но и в по-общ план пред цялата българска и световна общност на ОМ-моделиране. От изпълнението й зависи не само изпълнението на проекта, но в известен смисъл и бъдещето на тази научна област, която има широкопризнат приложен потенциал, но към момента в по-голяма степен е развита в теоретичен аспект.

Втората цел на проекта е, разполагайки със завършения през първата фаза програмен пакет за ОМ, да се доведат до вид на работещи симулации множеството конструирани и планирани за разработка през втория етап на проекта абстрактни модели. Изпълнението на тази цел е от също толкова критично значение за областта на ОМ, понеже ще даде възможност в голям мащаб да се демонстрират доказаните с математически методи предимства на моделирането с този инструментариум и да се извлекат ползите от тях. Към момента са правени няколко софтуерни симулации на ОМ-модели, сравнително опростени откъм постановка и/или изпълнение, поради ограниченията наложени от недовършената работа по пакета. Дори и при такива условия обаче апаратът на ОМ е давал по-добри резултати от апарати като GPSS, други видове мрежи на Петри, невронни мрежи.....

Въпреки че апаратът на ОМ е намерил приложение в много и разнообразни области като медицина и биотехнологии, химическа и петролна индустрия, транспорт и комуникации, лазерна физика и астрономия, икономика и управление, електронно обучение и др., настоящият проект застъпва само приложенията от областта на информатиката, изкуствения интелект и информационните и комуникационни технологии. До практическо тестване и симулация ще се доведат ОМ-модели на невронни мрежи, техники за разпознаване на образи и реч, генетични алгоритми, алгоритми за оптимизация по метода на мравките, грид-среди, бизнес процеси и модели в телекомуникациите. С този подбор на целевите области, освен че проектът се вписва изцяло в тематиката на конкурса, но и изследванията ще послужат като основа за аналогична работа в гореспоменатите странични области на приложение на ОМ.

Третата цел на проекта е разпространението на информация за ОМ, на софтуерната платформа за моделиране и симулация и на приложните резултати от проекта. Предвижда се този целенасочен трансфер на знания и постижения да се проведе в следните четири направления: (1) контакти с предприятия и бизнес организации, които могат да дефинират задачи и проблеми от компетенцията на екипа, решими със средствата на ОМ; (2) контакти и научно-обучителни семинари с български и чуждестранни научни екипи, които се занимават с мрежи на Петри и други по-слаби апарати за математическо моделиране; (3) публикуване на научни статии в списания и конференции, поддръжка на информационен уебсайт и провеждане на годишните международни работни срещи по ОМ, (4) публикуване на разработения софтуер и документацията към него под отворен код и свободен лиценз.

Обособяването на тези четири лъча от дейности по трансфер на знания и постижения като една от трите главни цели на проекта е необходимо, понеже отразява и моментното състояние на областта на ОМ-моделиране. Теоретичните аспекти на областта са детайлно разработени и подкрепени с множество научни статии и монографии. Работено е много и в приложен аспект, въпреки че конструираните модели са все още на ниво описание, но не и програмна реализация. До момента обаче в най-малка степен са полагани усилия получените резултати да се промотират и апаратът на ОМ да се налага като предпочитан инструмент при моделирането, симулацията и оптимизацията на сложни системи с протичащи паралелни и конкурентни процеси. Планираните дейности за изпълнението на тази цел ще допринесат както за максимизиране ефекта от проекта, така и за устойчивото развитие на цялата научна област. Тъй като част от тези дейности не са пряко свързани с резултата от работата по първите две приоритетни цели, те могат да се извършват и паралелно, по време на всеки от двата етапа на проекта.

Описание на изпълнението на проекта

 * Описание на изпълнението на проекта (до 12 страници)

Научни задачи

 * Акцентът е софтуерната реализация, ние основните базови познания научни ги имаме, но в процеса на работата --
 * Развиване на теорията - модификация на съществуващи операции, релации, оператори - разширяване областта им на действие, подобряване на характеристиките (...).
 * Завършване и защита на докторантските трудове на няколко докторанти на институциите по проекта. По-специално, това са Павел Чешмеджиев ("..."), Десислава Пенева ("..."), Евгени Попов ("..."), Ивелина Вардева ("..."), Евелина Койчева ("...")

Видове дейности

 * 1. Софтуерна разработка
 * Довършване на клиент-сървърната част на пакета според предварителна спецификация
 * Събиране на изискванията от различните заинтересовани лица (моделиери, потребители, разработчици)
 * Създаване на тестови модели
 * Визуализация на резултатите, потребителски интерфейс
 * Рабработка на toolbox за Matlab / Octave
 * Изготвяне на единна техническа документация за програмисти и помощна документация за потребители
 * 2. Моделиране и симулация
 * Провеждане на интервюта между експерти и моделиери, конструиране на нови модели
 * Описание в термините на програмния пакет на моделите (и новосъздадените, и предхождащите проекта)
 * Тестване и симулация на моделите с реални данни
 * Описание и анализ на резултатите
 * 3. Други теоретични изследвания в областта на обобщените мрежи
 * 4. Разпространение на резултатите
 * Провеждане на годишните работни срещи по ОМ в България и Полша, както и на обучителни семинари
 * Докладване на резултатите на международни конференции
 * Писане и публикуване на статии, компендиум от статиите по проекта в края му
 * Изготвяне на англо-български / българо-английски / тълковен уеб-базиран речник на термините от областта на изкуствения интелект (особено полезен за кодифициране на новите термини)
 * Поддръжка на информационен уебсайт, изготвяне на информационно-промоционални материали
 * 5. Дейности по управлението на проекта
 * Регулярни срещи на екипа, координация чрез пощенски списък
 * Изготвяне на тримесечни отчети
 * Изготвяне на тримесечни отчети




 * 1. Софтуерна разработка
 * 2. Моделиране и симулация
 * 3. Други теоретични изследвания в областта на обобщените мрежи
 * 4. Разпространение на резултатите

Дейностите по разпространение на резултатите са от следните три типа:
 * 4.1. Приоритетни дейности, изискващи специално финансиране:
 * 4.1.1. Участие с доклади на международни конференции по моделиране и симулация и по различни проблеми на изкуствения интелект и математическото моделиране,
 * 4.1.2. Организиране и популяризиране на превърналите се в традиционни работни срещи по обобщени мрежи в България и Полша, отпечатване на сборници с доклади,
 * 4.2. Приоритетни дейности, неизискващи специално финансиране:
 * 4.2.1. Писане и публикуване на статии, както за гореизброените научни форуми, така и за регулярни научни списания,
 * 4.2.2. Провеждане на обучителни семинари за докторанти, университетски лекции,
 * 4.2.3. Поддръжка на информационен уебсайт на проекта, изготвяне на информационни материали за посещаваните/организираните научни форуми,
 * 4.3. Неприоритетни дейности, неизискващи финансиране, с които екипът няма да се ангажира твърдо, но ще се опита да изпълни, са:
 * 4.3.1. Изготвяне на актуален терминологичен българо-английски / англо-български и тълковен речник по изкуствен интелект,
 * 4.3.2. Писане на уикипедиански статии в областта на математическото моделиране и засегнатите проблемни области от изкуствения интелект.

От голямо значение е участието на членове на екипа на следните международни научни симпозиуми и конференции в периода 2010-2012 година, някои от които вече са твърдо обявени, а други все още в процес на уточнение. Списъкът на конкретните конференции, които представляват по-голям интерес за участниците в проекта, е даден в глава "План за разпространение на резултатите".
 * 4.1.1. Участие с доклади на международни научни форуми

Изброените научни конференции най-общо могат да се откроят в три групи:
 * Конференции по мрежи на Петри. Участието на такива форуми е важно, понеже обобщените мрежи представляват обобщение тъкмо на апарата на мрежите на Петри и е важно да бъдат приобщени към ОМ специалисти от тази научна общност и да се разшири в тази посока влиянието на ОМ.
 * Конференции по моделиране и симулация. Важно е да се популяризират ОМ на форуми, на които добро представителство има целият останал спектър от инструменти за математическо моделиране и симулация. За много от тези инструменти вече е показано, че са описуеми в термините на ОМ, т.е. по-слаби в моделиращо отношение. Обмяната на опит и контакти с членове на разнообразни общности по моделиране и симулация ще даде нови идеи за бъдещо развитие на различните области и приложенията им, за бъдещи съвместни проекти и сътрудничество.
 * Конференции по проблеми на изкуствения интелект, явяващи се приложни за настоящото проектно предложение (например, конференции по разпознаване на образи и сигнали, по генетично програмиране, по невронни мрежи, и т.н., незадължително включващи моделирането и симулацията сред основните теми на форума). Докладването пред такива конференции на получените с ОМ резултати от съответните области означава популяризиране на ОМ пред научни общности, които са в позиция да дефинират конкретни проблеми за решаване.


 * 4.1.2. Организиране на конференции и привличане на международни специалисти

Няколко събития, традиционно провеждани от институти на БАН, партньори по проекта, ще бъдат съфинансирани от бюджета на проекта. Планира се да се вложат средства по две основни пера:
 * организиране на събитието и социалната програма към него, отпечатване на Proceeding и изготвяне на информационно-промоционални материали.
 * покана на изтъкнати международни експерти по математическо моделиране и мрежи на Петри, с цел обмяна на опит и привличане към общността на обобщените мрежи. По финансови причини, този вид дейност по разпространение на резултатите никога не е практикувана от колектива по проекта, а същевременно е от изключително значение за популяризацията и устойчивостта на областта на ОМ.

В раздел "План за разпространение на резултатите" се посочват конкретните запланувани мерки по тази дейност.


 * 4.2.1. Писане и публикуване на статии

Наред с резултатите от проекта, изразяващи се в завършването на симулатора за ОМ и прилагането към тестването и симулацията на ОМ-модели в посочените като приоритетни приложни области от изкуствения интелект, е нормално съществена част от резултатите по проекта да се изразява и в писане на статии и публикуването им в научни списания, освен докладването на горепосочените международни конференции, симпозиуми и работни срещи. Тази дейност не изисква специално финансиране, освен в случаите когато по изключение се публикува в издание с page charge (такса на страница).

Предвижда се в края на проекта, статиите създадени в рамките на проекта, да бъдат събрани и отпечатани в компендиум.

Конкретен списък от научни списания, където ще се изпращат статии с резултати от проекта е даден в глава "План за разпространение на резултатите".


 * 4.2.2. Провеждане на обучителни семинари и лекции

Тази форма на разпространение на резултатите е много перспективна по отношение контакта с млади учени и докторанти, които да бъдат привлечени към областта на обобщеномрежовото моделиране или някоя от областите на изкуствения интелект, в която ОМ ще бъдат прилагани в рамките на проекта. Тя е не по-малко важна за развитието на областта от търсенето на контакти с представители на други научни общности за моделиране и симулация и контакти с потенциални бизнес-партньори.

Координаторът по проекта разполага с богат опит по преподаване на ОМ на студенти и докторанти: през последните десетина курсове по ОМ се четат в няколко български университета (ТУ-София, СУ, БУ, БСУ), а специализирани докторантски курсове по ОМ към ЦЛБМИ се водят от 1997 година. Други членове на екипа от партниращите институции също имат опит с воденето на лекции и упражнения по ОМ, както и с работата със студенти по ОМ-моделиране в различни области и публикуване на резултатите.


 * 4.2.3. Поддръжка на информационен уебсайт и изготвяне на информационни материали

По време на проекта ще продължи да се поддържа и развива уикито за обобщени мрежи и интуиционистки размити множества, www.ifigenia.org. Сайтът има няколко основни цели: да предоставя информационно съдържание от двете области в стила на Уикипедия, да предоставя безплатен достъп до електронни копия на публикувани материали и препринти, да подпомага колаборативните изследвания и писане на статии от членовете на общността, да ги информира за новостите (проекти, конференции, публикации) и да подпомага комуникацията им и свързването им в партньорска мрежа. Предвид вече натрупаната аудитория, интернет популярност, ресурси и история на сайта, той ще бъде използван и като информационен сайт и по настоящия проект. Прозрачната технологична реализация на уики-средата дава възможност с абсолютна точност и от всекиго да се идентифицират датите/часовете и авторите на всеки принос, така че лесно може да се регистрират извършените по проекта дейности в уикито за всеки отделен отчетен период.

Освен поддръжката на информационния уебсайт, полезно ще е изготвянето на информационни материали (брошури) за ОМ, за раздаване при участия на международни конференции и симпозиуми. В сбит, но атрактивен стил ще се предоставя най-обща информация за ОМ и постиженията в тяхната област, за уебсайта, откъдето могат да получат повече информация, и за настоящия проект и участниците в него. На този етап не се предвижда специално финансиране за тази дейност, понеже разходите ще бъдат достатъчно ниски, за да бъдат безпроблемно поети от участниците.


 * 4.3.1. Изготвяне на актуален терминологичен речник по изкуствен интелект

Партньорите по настоящото проектно предложение се явяват сред водещите в България специалисти по изкуствен интелект, информатика и информационни технологии от академичните среди. Тези три области преживяват истински бум както по отношение новите научни резултати и приложението им във всички сфери на живота и науката, но също и по отношение на създаването на нова терминология, почти изцяло на английски език. Редно е тази терминология да се кодифицира тъкмо от специалисти от БАН, но за съжаление реалността е, че за много от понятията съществуват по множество, повече или по-малко успешни, опити за превод или транслитерация на български език, от страна на частни фирми, журналисти и преводачи-неспециалисти, отделни преподаватели, студенти и ученици. По тази причина съществува сериозна потребност от навременно установяване на коректна българска терминология, преди популярност да започнат да добиват различните непрофесионални варианти.

Предвид динамичния характер на споменатите области, най-удачно е един такъв англо-български / българо-английски речник, снабден с необходимите обяснения на термините и подходящи препратки към уеб-базирани ресурси, да се изгражда в интернет-среда, и то на уебсайт, позволяващ продължителна екипна работа и актуализация на записите. Предвид че тази дейност е встрани от приоритетните цели и дейности по проекта, тя следва да се разглежда като незадължителна опция към проекта, която в случай, че бъде организирана и започне, ще се яви като допълнителна добавена стойност към останалите планирани резултати по проекта.


 * 4.3.2. Писане на уикипедиански статии в областите на проекта

По същия начин стоят нещата и с опцията за създаване на уикипедиански статии за ключови понятия и теми от застъпените в проекта области. Необходимо уточнение е, че приносите в тази посока ще бъдат към Българоезичната Уикипедия, която по отношение на информатиката, информационните технологии и изкуствения интелект е сравнително слабо развита и има нужда от експертна помощ, каквато колективът по проекта е в капацитета си да предостави. Предвид че допринасянето в Уикипедия по природа е на доброволчески принцип и този вид дейност е странична по отношение приоритетните цели и дейности по проекта, тя остава също като допълнителна "про боно" възможност, която не предполага бюджет и отчетност.


 * 5. Дейности по управлението на проекта

Очаквани резултати

 * Очаквани резултати и ефект от изпълнението на проекта, потенциал за трансфер на знания и приложимост на резултатите (до 2 страници)

План за разпространение на резултатите

 * План за разпространение на резултатите (до 2 страници)

Както беше описано и в частта "Цели на проекта", разпространението на получените резултатите ще бъде една от трите основни цели на проекта, и дейностите по изпълнението на тази цел съответно ще заемат една съществена част от бюджета (виж също "Финансова обосновка на исканите средства"). Необходимостта да се обърне сериозно внимание на този аспект от научната работа идва от това, че в продължение на много години тъкмо той е бил "слабата брънка на веригата". Теоретичните аспекти на областта са детайлно разработени и подкрепени с множество научни статии и монографии. Работено е усърдно и в приложен аспект, въпреки че конструираните модели са все още на ниво абстрактно описание, но не и програмна реализация. До момента обаче в най-малка степен са полагани усилия получените резултати да се популяризират чрез подходящи научни форуми, а апаратът на ОМ да се налага като предпочитан инструмент при моделирането, симулацията и оптимизацията на сложни системи с протичащи паралелни и конкурентни процеси. Колективът в настоящото проектно предложение вярва, че оказването на финансова подкрепа за заявените дейности по разпространение на резултатите ще допринесе съществено за дългосрочното развитие на областта на обобщеномрежовото моделиране и разрастване на формиралата се общност от учени, разработчици и потребители.

В раздел "Видове дейности" бяха посочени и аргументирани седемте вида дейности по разпространение на резултатите: два приоритетни, изискващи специално финансиране, три приоритетни неизискващи специално финансоране и два неприоритетне, неизискващи финансиране.

В настоящия раздел ще се спрем само на планираните пет приоритетни дейности по разпространение, посочвайки конкретни стъпки за изпълнението им.

От голямо значение е участието на членове на екипа на следните международни научни симпозиуми и конференции в периода на проекта (2010-2012 година), някои от които вече са твърдо обявени от организаторите си, а други все още в процес на уточнение. Списъкът е непълен, особено за втората и третата година от периода, но достатъчно представителен.
 * 4.1.1. Участие с доклади на международни научни форуми

През 2010 година ще се следи за конференциите през 2011-2012 година на AMSE, EUROSIM, IASTED, IEEE и други европейски и световни научни организации. Ще се правят съответните постъпки участието на тези конференции да се изразява не в докладване на единични съобщения, а в организирането на цели специализирани сесии по обобщени мрежи. Това намерение е реално осъществимо и не е прецедент. Специални сесии по ОМ досега са организирани на всички конференциите IEEE "Intelligent Systems" във Варна и Лондон през 2002, 2004, 2006 и 2008 година и има покана и за изданията през 2010, 2011 и 2012 година. На 10-тата международна конференция “Concurrent Engineering” в Мадейра през 2003 г., на която имаше три секции върху теорията и приложенията на ОМ с 18 доклада от 36 автора от Австралия, САЩ, Великобритания, Италия, Полша, Португалия и България.


 * 4.1.2. Организиране на конференции и привличане на международни специалисти


 * Събития на ЦЛБМИ-БАН

В рамките на дългогодишното двустранно сътрудничество между Координатора на проекта, ЦЛБМИ-БАН, и Института за системни изследвания към Полската академия на науките, който е поканен като асоцииран чуждестранен партньор без право на финансиране, съвместно се провеждат два годишни международни форума: Желанието на екипа по проекта е със средства от бюджета да се проведат изданията на тези две конференции през 2010, 2011 и 2012 година. Освен контактите и обмена на идеи и резултати, статиите, докладвани на тези две работни срещи се публикуват в proceedings, като от 2010 година полското издание, наречено Issues in Intuitionistic Fuzzy Sets and Generalized Nets ще кандидатства за импакт-фактор. Повече информация се съдържа съответно на страниците:
 * Международната работна среща по обобщени мрежи (International Workshop on Generalized Nets) в София, от 2000 година, и
 * Международната работна среща по обобщени мрежи и интуиционистки размити множества (International Workshop on Generalized Nets and Intuitionistic Fuzzy Sets) във Варшава, от 2001 година.
 * http://www.ifigenia.org/wiki/IWGN
 * http://www.ifigenia.org/wiki/IWIFSGN
 * http://www.ifigenia.org/wiki/Issues_in_Intuitionistic_Fuzzy_Sets_and_Generalized_Nets


 * Събития на ИПОИ-БАН

ИПОИ-БАН е организатор на двугодишната Международна конференция по Large-Scale Scientific Computations. През периода на проекта ще се проведе нейното 9-то издание през 2011 година.


 * Други събития?


 * 4.2.1. Писане и публикуване на статии

Към момента, освен монографиите посветени на обобщените мрежи, ОМ-модели са публикувани в следните периодични научни издания:
 * ..., AMSE Press - над 120 статии
 * Petri Nets Newsletters - около 10 статии (списанието вече не излиза)
 * Lecture Notes in Computer Science, Springer - около 10 статии
 * Advanced Studies in Contemporary Mathematics - над 25 статии
 * European Journal of Operation Research - около 10 статии

Колективът по проекта планира да публикува резултатите си в някои от следните издания:

http://www.springer.com/computer/artificial?SGWID=0-147-12-114571-0


 * 4.2.2. Провеждане на обучителни семинари и лекции


 * 4.2.3. Поддръжка на информационен уебсайт и изготвяне на информационни материали

По време на проекта ще продължи да се поддържа и развива уикито за обобщени мрежи и интуиционистки размити множества, www.ifigenia.org. Предвид вече натрупаната аудитория, интернет популярност, ресурси и история на сайта, той ще бъде използван и като информационен сайт и по настоящия проект. Прозрачната технологична реализация на уики-средата дава възможност с абсолютна точност и от всекиго да се идентифицират датите/часовете и авторите на всеки принос, така че лесно може да се регистрират извършените по проекта дейности в уикито за всеки отделен отчетен период.

Освен поддръжката на информационния уебсайт, се планира изготвянето на информационни материали за ОМ, за раздаване при участия на международни конференции и симпозиуми. В сбит, но атрактивен стил ще се предоставя най-обща информация за ОМ и постиженията в тяхната област, за програмната му реализация, за уебсайта, откъдето могат да получат повече информация, и за настоящия проект и участниците в него. Не се планира специално финансиране за тази дейност, понеже разходите ще бъдат достатъчно ниски, за да бъдат безпроблемно поети от участниците.

План за устойчивост на дейностите

 * План за устойчивост на дейностите и след приключване на проекта (до 2 страници)

Настоящото проектно предложение дава сериозна заявка, че дейностите по проекта ще имат голям отзвук и дългосрочно положително въздействие в научно-приложната област на математическото моделиране, и в частност моделирането с обобщени мрежи. Най-съществените аргументи за устойчивия характер на планираните дейности са целта в рамките на проекта успешно да се завърши софтуерната разработка на симулатора за обобщени мрежи, и заявеното намерение кодът и документацията му да се публикуват под свободен лиценз, достъпни и за други научни и бизнес общности, които могат да използват този апарат за математическо моделиране за решаване на свои конкретни научни и приложни проблеми. Съществено е и намерението със средствата по проекта да се осъществи широка разгласа на резултатите в областта на обобщеномрежовото моделиране, като бъдат проведени обучителни семинари и бъдат покрити най-сериозните европейски и световни конференции и симпозиуми по моделиране и симулация, мрежи на Петри, разпознаване на образи и биологично и природно програмиране.


 * Приложение в множество области, различни от заявените в проекта

Както беше упоменато в частта "Състояние на научните изследвания", теорията на обобщените мрежи досега е използвана за конструиране на над 800 абстрактни ОМ-модела на поставяне на медицински диагнози. Освен тях могат да се посочат: Всички тези резултати касаят интердисциплинарни приложения на ОМ в области встрани от информатиката и изкуствения интелект, които се явяват целеви за научния колектив по проекта. Това означава, че съществува добра основа за продължителна работа и след завършване на проекта, тъй като разработеният през първия етап софтуерен симулатор и натрупаният през втория етап опит в софтуерното описание, тестване и симулация на ОМ-моделите ще намерят вече и практическа реализация в области, където досега са прилагани основно на теоретично ниво, както и в сфери, които никога досега не са били атакувани.
 * ... модела на индустриални процеси,
 * ... модела в биотехнологиите (пречистване на отпадни води, ...),
 * над 25 модела в електронното обучение (изпитване и оценяване, ...),
 * ... модела в транспорта и логистиката,
 * ... модела във физиката и астрономията (лазерни технологии, ...),
 * ... модела в роботиката и мехатрониката,
 * ... модела в икономиката (...).

Освен това, очакваните резултати в областта на информатиката (ОМ-модели на експертни системи, невронни мрежи, ГРИД-среди, оптимизационни алгоритми по метода на мравките, генетични алгоритми и техники за разпознаване на образи и говор) ще се окажат своеобразна "научна инвестиционна стока", тъй като на свой ред ще могат да се внедрят в по-сложни модели от други области. Например, резултатите от моделирането на ГРИД-среди с ОМ могат да се използват в ..., ОМ-моделите на разпознаването на образи може да послужат за .... Накратко, приоритетното прилагане на симулатора за ОМ към обекти и проблеми от информатиката, ще даде възможност тази "инвестиция" бързо да се възвърне към софтуерния пакет под формата на класове, библиотеки, подпрограми, ..., т.е. външен програмен слой над ядрото на симулатора, елементи от който се викат при решаване на специфични подзадачи.

Колективът по проекта е обмислял да въведе своеобразна "копилефт клауза" за ползване на ОМ-симулатора, според която след като пакетът бъде разработен и започне да се прилага на практика за научни изследвания, публикациите, в които резултатите от тях се докладват, задължително да съдържат данни и анализ на данните от реалните симулации с пакета и винаги когато употребата на ОМ-симулатора за конкретно приложение в науката наложи разработката на допълнителен програмен модул, разширение, библиотека, ..., този нов принос да се добавя обратно към софтуерния пакет, за да може да се използва и в бъдеще от други потребители за решаване на сходни или качествено различни проблеми.


 * Отваряне на програмния код на софтуера за ОМ-симулации

В настоящото проектно предложение научният и програмистки колектив заявява намерение след завършване работата по симулатора за ОМ и публикуване на съответните научни статии и доклади на конференции, програмният му код и документация ще бъдат отворени, за да се осъществи трансфер на постиженията по проекта към други научни звена и бизнес организации. Планира се поставянето на програмния код в платформата за разработка на отворен код SourceForge.net, а на документацията — в специализираното уики за интуиционистки размити множества и обобщени мрежи, Ifigenia.org, което се поддържа от водещата организация в проекта, ЦЛБМИ-БАН, и което ще служи и за основен информационен ресурс и трибуна за резултатите от проекта.

За да стане ясно колко съществено е това решение за отваряне на кода, трябва да е известно, че започнатият симулатор за обобщени мрежи е уникален по своята концепция и реализация програмен продукт, въплъщаващ теоретични постановки, обобщаващи както мрежите на Петри, така и всяко от техните над 20 теоретично значими обобщения. За мрежите на Петри и някои от техните обобщения съществуват симулационни програми, но освен че са частични реализации, в голямата си част те са платени и/или със затворен код.

Принципно положение при симулационния софтуер е, че той нормално борави с и връща в резултат интервални оценки, приблизителни стойности и други "меки" данни, подлежащи на субективна интерпретация. По тази причина, когато този вид софтуер стане част от научния метод, т.е. от него пряко зависят резултатите и анализа на научните експерименти, тогава за потребителите добива голямо значение въпросът как точно приложният симулационен софтуер повлиява на теоретичната основа на тяхното изследване. С други думи, когато настъпи възможно отклонение от очакваните резултати от симулацията, е много важно да се установи дали то се дължи: Изясняването на всяка от тези възможни причини позволява да се сведат неизвестните и симулационния софтуер да послужи за действително вземане на информирани решения от практическо естество. И докато първите два пункта са специфични за всяка област и нямат пряко отношение към ОМ-моделирането, а по отношение на третия пункт е известно, че теорията на обобщените мрежи е формално доказана и достъпна в редица публикации, то остава да се изчисти и последният пункт 4, съдържащ конкретната софтуерна реализация на тази теория на ОМ.
 * 1) на теорията в съответната приложна област,
 * 2) или на използваните за експеримента конкретни стойности на данните,
 * 3) или на теорията, върху която е изграден симулаторът,
 * 4) или на конкретната софтуерна реализация на този симулатор.

Версията на ОМ-симулатор, над която се работи от 2005 година и която се планира да бъде завършена в рамките на проекта, се явява четвъртият подобен софтуерен пакет от началото през 1987 година, но е първият, за който има съгласие сред разработчиците да бъде публикуван безвъзмездно под отворен код. С това решение, от една страна, се предоставя възможност да се оцени влиянието на симулационния софтуер над резултатите от научни изследвания, от втора страна се осъществява желания трансфер на постиженията на проекта към науката, бизнеса и обществото, и от трета страна се осигурява приемствеността на софтуера от страна на други общности от потребители и разработчици, което е и една от гаранциите за устойчивостта на дейностите по проекта дори след неговото приключване.


 * Изграждане на общност от учени, разработчици и потребители

Устойчивото разпространение на резултатите от проекта е немислимо, ако не се създадат условия и за укрепване и разширяване на сега съществуващата общност от учени, разработчици и потребители на обобщените мрежи. В изпълнение на тази формулирана като трета главна цел на проекта се явяват дейностите по разпространение на резултатите чрез доклади на научни конференции, статии в списания, поддръжка на информационен уебсайт, провеждането на контакти с бизнеса и научните среди, провеждането на обучителни семинари, организиране на научни визити на изтъкнати международни специалисти. И докато някои от тези дейности могат да се извършат само с разполагаемото финансиране по проекта (най-вече участие в конференции, визити на специалисти и публикации в престижни платени списания), то останалата част от дейностите по разпространение на резултатите ще продължат да се извършват и след края на проекта, тъй като не зависят от финансови ресурси, а се явяват следствие от натрупаните научни постижения, осъществените контакти, преподавателски опит и опита в изпълнението и управлението на проекта.

Затова като по-важни за обезпечаването на устойчивото въздействие на проекта, могат да се откроят следните дейности:
 * Провеждане на обучителни семинари и лекционни курсове за магистри и докторанти в различни български университети и научни звена. В това отношение, ръководителят на проекта има опит с преподаване на ОМ от 1988 година в университет и от 1997 година като докторантски курс към ЦЛБМИ. За популяризирането на научната област и обученията по ОМ извън страната голяма роля ще изиграят международните контакти, осъществени по време на посетените научни конференции и симпозиуми.
 * Привличане към областта на ОМ-моделиране на нови докторанти и млади учени, както от информатичните специалности, така и от странични научни области, където ОМ могат да намерят приложение. След завършването работата по софтуерния симулатор, се очаква да отпаднат част от проблемите в това отношение, тъй като докторантите ще могат да прилагат към своите дисертационни трудове и резултатите от фактическите ОМ-симулации, а не само теоретично обосновани резултати.
 * Поддръжка на информационния уебсайт на проекта Ifigenia.org, на страницата на ОМ-симулатора в Sourceforge.net, на пощенския списък за ОМ и на други канали за комуникация и координация, които играят ключова роля при изграждането на модерни онлайн-базирани научни общности.

Управление на проекта

 * Управление на проекта (до 3 страници)

Настоящото проектно предложение се подава от консорциум от 6 организации, от които 5 институти и лаборатории на БАН и 1 частна фирма, с общ брой на членовете в колектива - 32 души, от които 16 докторанти/млади учени. Като външни изпълнители на задачи от проекта, с право на финансиране, са асоциирани 4 физически лица, а както международни партньори без право на финансиране са асоциирани 4 академични институции (3 университета и 1 научно звено) с по 1 представител. Проектът е тригодишен, със заявен бюджет от ...... лева. От тези данни следва, че става дума за един амбициозен проект, в който разнообразието от партньори и цели за изпълнение, както и разпределението във времето на човешките и финансовите ресурси, налагат една гъвкава, но прецизна схема за управление и отчетност.

Целите на проекта дефинираха три основни направления, в които ще се насочат усилията на колектива: (1) софтуерна разработка, (2) моделиране и симулация на моделите от приложните области, (3) мащабно разпространение на резултатите. Изпълнението на тези три цели предполага формирането на три вида работни групи от членове на колектива (ролите могат да се съвместяват):
 * Една група разработчици на програмната система - в постоянен състав и ангажирана за целия първи етап и част от втори етап на проекта.
 * ... експертни групи по конструиране, описание и симулация на проекти в области от информатиката (..., ...) - всяка от тях в постоянен състав, но функционираща интензивно само в определени моменти от време.
 * Множество организационни групи, които се свикват по повод определено събитие или акция по разпространение на резултатите - в непостоянен състав, основно от докторанти/млади учени.

Съответно, координирането на взаимодействието между групата на разработчиците и отделните експертни групи се извършва от научен комитет, а координирането на взаимодействието между експертните групи и организационните групи - от организационен комитет.

Научният комитет е основният орган за управление на проекта. В него влиза по един представител на всяка от партньорските организации, с изключение на Координатора ЦЛБМИ-БАН, който излъчва трима представители. По-точно, научният комитет ще бъде в състав от осем души:
 * 1) Красимир Атанасов, ЦЛБМИ-БАН
 * 2) Димитър Димитров, ЦЛБМИ-БАН
 * 3)  ?, ЦЛБМИ-БАН
 * 4) Георги Глухчев, ИИТ-БАН
 * 5) Стефка Фиданова, ИПОИ-БАН
 * 6) Стоян Порязов, ИМИ-БАН
 * 7) Евгени Николов, НЛКВ-БАН
 * 8) Ивайло Иванов, SoftConsultGroup Ltd

Научният комитет има грижата да следи за цялостното изпълнение на проекта и да координира изпълнението на поставените научни задачи. Той взема решения за точното разпределение във времето на сравнително гъвкаво формулираните с причинноследствени връзки дейности по проекта, илюстрирани на Фигура ... Например, научният комитет решава коя експертна група кога ще се събира, и това ще е съобразено както с натоварването на отделните експерти, така и с предстоящите тематични конференции и симпозиуми, на които трябва да се докладват резултатите.

Подчинен на научния комитет е организационен комитет, съставен от млади учени и специалисти, който ще подпомага гладкото протичане на проекта във всичките му етапи, но най-вече при изпълнение на дейности по разпространение на резултатите, организиране на конференции, дизайн и предпечатна подготовка, изготвяне на отчети и други. Организационният комитет се състои от четирима души, които имат опит в организацията на конференциите по обобщени мрежи и интуиционистки размити множества в София и Варшава, на IEEE "Intelligent Systems" във Варна, както и други събития от конферентен тип:
 * 1) Вася Атанасова, ЦЛБМИ-БАН
 * 2) Петър Василев, ЦЛБМИ-БАН
 * 3) Боян Колев, ЦЛБМИ-БАН
 * 4)  ?, ? (ИИТ-БАН)

Научният и организационният комитет се срещат на съвместни заседания поне веднъж на два месеца, при които срещи се представят междинни отчети, и се правят обсъждания за напредъка по проекта, и по-прецизното планиране на дейностите през следващия отчетен период. Тъй като сред факторите в това планиране са работната натовареност на отделните членове на колектива и предстоящите научни форуми, като подготовка за тези заседания:
 * всички членове на научния колектив трябва да съобщават за евентуални промени в работната им натовареност,
 * членовете на организационния комитет трябва да правят проучвания за новообявени Calls for papers за научни конференции по темата на проекта, Calls for proposals за национални и европейски проекти, и т.н.

Финансова обосновка на исканите средства

 * Финансова обосновка на исканите средства по видове разходи за двата етапа на проекта