.

סמינר בתחומי יישומי מדעי הנתונים בהנדסת מערכות

תאריך: 25 בינואר 2023          מקום: בבית חיל האוויר בהרצליה 

הסמינר כלל שתי הרצאות עומק בנושאים המקשרים בין מדעי הנתונים (Data Science) להנדסת מערכות. הסמינר נערך בחסות משותפת של האיגוד הישראלי להנדסת מערכות, מרכז גורדון להנדסת מערכות בטכניון ו-IEEE ישראל. תודתנו למר שמואל אוסטר, נשיא IEEE ישראל, על סיוע כספי לקיום מפגש המשך זה, ולמר משה סלם ולכפיר גיל מהאיגוד הישראלי להנדסת מערכות על הפקת המפגש.

סמינר זה הינו הראשון שנערך באופן פרונטלי מאז התפרצות מגפת הקורונה, וקיומו היווה הזדמנות לחידוש רצף המפגשים הפרונטליים החשובים כל-כך לבניית קהילה של מהנדסי מערכות, החלפת ידע, ולמידה ממוקדת ללא הסחות דעת. במפגש זה השתתפו למעלה מ-30 משתתפים – הישג נאה למפגש ראשון לאחר זמן רב שבו התרגלנו למציאות של מפגשים וירטואליים.

 

הסמינר בהנחיית פרופ' אליס סקוויירס עסק בתהליכי קבלת החלטות הנדסיות מבוססת נתונים. ראשית, נדונו המאפיינים של בעיית החלטה ומהו מבנה ההחלטה ההנדסית. הודגם כי לצורך קבלת החלטה יש לוודא כי ברשותנו הבנה של מהות ההחלטה הנדרשת, רשימה של חלופות רלוונטיות שמתוכן יש לבחור, מידע אמין שיסייע בתמיכה בהחלטה, הגדרה ברורה של קריטריונים להערכת כל חלופה ויחסי הכוחות ביניהם, תהליך הסקת מסקנות סדור שיאפשר בחירה בחלופה המיטבית לאור השיקולים והמידע הזמין, ובסופו של דבר נכונות ומחויבות לפעול בהתאם להחלטה שהתקבלה. תרשים עכביש המאפשר הערכה של מבנה ההחלטה מוצג באיור 1.

בהמשך, נדונה שיטת מונטה קרלו לסימולציה של אירועים מתוך שילוב של טווחי ערכים בעלי התפלגויות שונות, כדי לאפשר קבלת החלטה מושכלת למול מרחב כמה שיותר גדול של מצבים אפשריים. מטריצת הערכת חלופות המבוססת על שקלול בשיטת ה-Swing Weights ועל ביצועים שהוערכו בהתאם לשיטת מונטה קרלו מוצגת באיור 2 . השיטה מאפשרת להציג את טווח אי-הודאות של כל חלופה ומאפשרת להבחין בין חלופות שלכאורה הן טובות יותר בממוצע אך עשויות להיות הרבה פחות טובות במונחי אי-ודאות ושונות של התוצאה שתתקבל / ביצועי המערכת.

 

איור 1 - גרף עכביש להערכת מבנה ההחלטה

איור 2 - מודל השוואת חלופות מנורמל בשיטת Swing Weights

תורת הקטגוריות (Category Theory) וחשיבותה ככלי לפורמליזציה של ייצוגי מידע וידע בהנדסת מערכות

ד"ר יניב מרדכי 

בתחילת ההרצאה יניב סקר את עיקרי הטרנספורמציה הדיגיטלית המתרחשת כעת בעולם הנדסת המערכות ואת הציפיה לקישוריות ברמת הנתונים בין כלל השירותים השונים הניתנים או נצרכים ע"י גורמי הנדסת המערכות, כפי שמוגדרים באמצעות ארכיטקטורת Two MIDSTARs, המוצגת באיור 1 לאור הדרישה למבנה נתונים אוניברסלי, הציג יניב את התפיסה לפיה מבנה נתונים גרפי שטוח אחד ויחיד יכול לייצג את כלל פרטי המידע הנדרשים באופן פשוט וגנרי. כדי להגיע למבנה זה יש להמיר את המידע מהיצוגים השונים שלו למבנה הגרפי האחיד, ולאחר מכן לגזור מן המבנה הגרפי כל ייצוג אינפורמטיבי, ויזואלי, תומך החלטה, או אלטרנטיבי בכלי או בשפה אחרת. לשם כך הוצגה תורת הקטגוריות כגישה מתמטית המגדירה את האלמנטים בכל תת-מערכת או אספקט של המערכת כסוגי אוביקטים ואת הקשרים ביניהם כמיפויים (Morphisms). הייצוג הקטגורי מאפשר המרה פשוטה וכמעט מיידית של מבנה הידע בכל קטגוריה לגרף. המתודולוגיה מוצגת באיור 2. יניב גם הציג פלטפורמה שבנה לצורך מימוש הטרנספורמציה הדיגיטלית המאפשרת המרה גלובלית בין כל קטגוריה לכל קטגוריה. ארכיטקטורת הכלי מופיעה באיור 3. לסיכום יניב גם סקר שיטת עבודה להסדרת התהליך הקטגורי (ר' איור 4) והציג מספר דוגמאות מתחום התחבורה והתעופה שבהן נעשה שימוש בגישה הקטגורית ליצירת מיפוי וממשק בין תת-מערכות מדיסציפלינות שונות.

 

איור 1 - ארכיטקטורה ארגונית להנדסת מערכות דיגיטלית

איור 2 - ייצוג קטיגורי

איור 3 -  ארכיטקטורת פלטפורמה להמרת קטגוריות של ייצוגי ארכיטקטורה, לדוג' ממודל SysML למבנה נתונים גרפי ולייצוגים אנליטיים

איור 4  - מתודולוגיה לעבודה מבוססת קטגוריות תכן בתהליך תכן מערכת מורכבת

נבנה באמצעות מערכת דפי הנחיתה של רב מסר

.