Адаптивне прогнозування збоїв у інформаційних системах на основі онтологічно-ентропійного моделювання

DOI: 10.31673/2412-9070.2025.045282

Анотація

У статті представлено метод адаптивного прогнозування відмов у комп’ютерних мережах на основі поєднання онтологічного аналізу та ентропійних методів. Запропоновано інтегровану модель, що поєднує опис знань про структуру мережі, поведінкові шаблони та ентропійні характеристики, які дозволяють у режимі реального часу оцінювати рівень ризику та формувати превентивні стратегії. Особливу увагу приділено побудові онтології з можливістю динамічного оновлення концептів і властивостей, що реагують на події мережі. Введено коефіцієнт адаптивної ентропії (AE), що поєднує класичну інформаційну ентропію з контекстною інформативністю, отриманою з онтологічної бази. Модель дозволяє не лише кількісно оцінювати ступінь нестабільності системи, а й автоматично адаптувати правила оцінювання відповідно до зміну середовищі функціонування. Здійснено моделювання сценаріїв зростання ризику на основі телеметрії IoT-пристроїв та подій з логів SCADA-систем. Встановлено, що AE нижче 0.5 корелює з імовірністю збоїв понад 90% у межах наступних 20 хвилин. Модельпідтримує побудову динамічної топології залежностей між подіями, що дозволяє виявляти каскадні загрози та слабкі місця в архітектурі системи. Запропонований підхід охоплює мультикомпонентну оцінку стабільності, поєднуючи логіку описів, вагові коефіцієнти контексту, та адаптивну обробку даних з високочастотних потоків. Актуальність дослідження підтверджується зростаючими вимогами до проактивного моніторингу в умовах високої змінності інфраструктур. Результати дослідження демонструють, що запропонована модель здатна забезпечити високу точність виявлення критичних станів, значно випереджаючи класичні статистичні методи. Проведено аналіз впровадження моделі в енергетичних, логістичних і телекомунікаційних системах, з урахуванням обмежень на обчислювальні ресурси. Запропоновано алгоритм динамічної перекалібровки параметрів оцінки, що дозволяє адаптувати модель до змін конфігурації системи без необхідності повного перенавчання. Таким чином, запропонована онтологічно-ентропійна модель має потенціал до масштабування, автономного функціонування і практичного впровадження у критичних середовищах.

Ключові слова: адаптивна ентропія; онтологічне моделювання; прогнозування збоїв; інформаційна система; IoT; ризик; аномалія; SCADA; кіберстійкість.