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, Моделиране, Симулация, Оптимизация, Софтуерна разработка
 * Генетични алгоритми, ГРИД-среди, Експертни системи, Машинно обучение, Мравчени колонии, Невронни мрежи, Разпознаване на образи, Разпознаване на говор

Научен колектив

 * Списък на партньорски организации / имена
 * 1) Централна лаборатория по биомедицинско инженерство, БАН
 * 2) ст.н.с. I ст. дмн дтн Красимир Атанасов
 * 3) ст.н.с. I ст. дтн Стефан Хаджитодоров
 * 4) ст.н.с. II ст. д-р Олимпия Роева
 * 5) ст.н.с. II ст. д-р Таня Пенчева
 * 6) доц. д-р Евдокия Сотирова
 * 7) доц. д-р Даниела Орозова
 * 8) н.с. I ст. д-р Людмила Тодорова
 * 9) н.с. I ст. д-р Христо Аладжов
 * 10) д-р Боян Колев
 * 11) Димитър Димитров
 * 12) Ивелина Вардева
 * 13) Вася Атанасова
 * 14) Институт по информационни технологии, БАН
 * 15) ст.н.с. II ст. д-р Георги Глухчев
 * 16) ст.н.с. II ст. д-р Мариана Василева
 * 17) Институт по паралелна обработка на информацията, БАН
 * 18) ст.н.с. II ст. д-р Стефка Фиданова
 * 19) ст.н.с. II ст. д-р Тодор Гюров
 * 20) ст.н.с. II ст. д-р Пенчо Маринов
 * 21) Математически институт, БАН
 * 22) ст.н.с. II ст. д-р Стоян Порязов
 * 23) ст.н.с. I ст. Емилия Саранова
 * 24) Факултет по математика и информатика, Софийски университет
 * 25) доц. д-р Магдалина Тодорова
 * 26) доц. д-р Боян Бончев
 * 27) ас. Трифон Трифонов
 * 28) ас. Калин Георгиев


 * 1) SoftConsultGroup Ltd
 * 2) Ивайло Иванов
 * 3) Дрезденски университет
 * 4) д-р Евелина Койчева
 * 5) Институт за системни изследвания, Полска академия на науките
 * 6) проф. Janusz Kacprzyk
 * 7) доц. Eulalia Szmidth
 * 8) доц. Maciej Krawczak
 * 1) доц. Eulalia Szmidth
 * 2) доц. Maciej Krawczak


 * 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 блоксхеми, мрежи на Петри, системи диференциални уравнения, ..., се оказват неприложими или неефективни.

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, ... Правят се и първите опити за програмна реализация на симулатор за обобщени мрежи, основан на техния математическия апарат.

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 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 използване на експертни системи, разпределени бази данни, бази от знания, невронни мрежи и търсене на път в лабиринт. Към този момент, резултати от областта на ОМ са са публикувани в над ... статии и са докладвани пред ... конференции, от които ... в България и ... в чужбина.

Към 2009 година, популярността на ОМ в световен мащаб е нараснала многократно. Работят повече от ... изследователски групи от ... (страни в света) ..., публикувани са ... монографии (... в България, ... в ...), над ... статии, защитени са ... малки и ... големи докторски дисертации. ОМ са включени в тематиките на ... конференции в ..., като в България и Полша, съответно от 2000 и 2001 година, се провеждат и специални работни срещи посветени на проблемите на ОМ. Само през 2008 година, броят на публикациите по теми, свързани с ОМ, е ..., цитиранията са над ..., ...., защитените ... дисертации са ... 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.

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 третото, 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 системи диференциални уравнения, мрежи на Петри, ................

Въпреки че апаратът на ОМ е намерил приложение в много и разнообразни области като медицина и биотехнологии, химическа и петролна индустрия, транспорт и комуникации, физика на частиците 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 модела на мравчените колонии, 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 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)

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)

План за устойчивост на дейностите

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

Управление на проекта

 * Управление на проекта (до 3 страници)

Финансова обосновка на исканите средства

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