загрузка...
загрузка...
На головну

Мета, завдання, структура, система, системність

  1. Банківська система, її роль і значення в економіці країни
  2. Банківська система, як інфраструктурний елемент сучасної ринкової економіки
  3. Бюджетна система РК: структура, принципи побудови
  4. Види діагностики, мета, завдання
  5. Питання № 2. Податкова система, основні вимоги до її побудови.
  6. Громадянське суспільство: поняття, структура, функції
  7. Групи інтересів: поняття, структура, функції та типи. лобізм

Можна дати просте інтуїтивне визначення системи і підсистеми (нижче дано більш суворе і повне визначення).

Система - процес (об'єкт), що включає відносини зв'язків між його елементами.

Підсистема - частина системи з деякими відносинами (зв'язками).

Будь-яка система складається з підсистем, і будь-яка підсистема будь-якої системи може бути розглянута сама як система, тобто допустимо її рекурсивне опис.

приклад. Наука - когнітивна система (від лат. Cognito - пізнання, пізнавання, ознайомлення), що забезпечує отримання, перевірку, зберігання та актуалізацію знань суспільства. Серед підсистем науки відзначимо математику, філологію, хімію, інформатику, психологію і ін. Будь-яке наукове знання має форму систем (систематизоване знання), а теорія - найбільш розвинена система організації знань в систему, що дозволяє не тільки описувати, а й частково пояснювати події і процеси , а також прогнозувати їх.

Ознаки інформатики як наукового знання:

· Наявність предметної сфери - процесів і систем;

· Виявлення, систематизація, опис властивостей і закономірностей процесів і систем;

· Використання цих закономірностей для вивчення процесів і систем, їх взаємодії з іншими системами.

Системний підхід до розгляду проблем є необхідною методологічною основою будь-якої науки.

Розглянемо основні поняття системного аналізу.

мета - Стан системи, найвдаліше, для досягнення, тобто такий стан, який дозволяє вирішувати проблему при даних ресурсах.

приклад. Основні економічні цілі суспільства:

економічне зростання;

ефективність виробництва;

свобода виробників і споживачів;

соціально-економічна забезпеченість і захищеність;

ефективна податкова політика.

Поняття мети конкретизується різними об'єктами і процесами.

приклади.

· Функція (знайти значення функції).

· Вираз (знайти аргументи, здатні перетворювати вираження в тотожність).

· Теорема (сформулювати і / або довести теорему - тобто знайти умови, здатні перетворювати сформульоване пропозицію в істинне висловлення).

· Алгоритм (вибрати або побудувати послідовність дій, що забезпечують досягнення необхідного стану об'єкта або процесу перекладу його з вихідного стану в фінальне).

Цілеспрямоване поведінка системи - Послідовність станів системи, що веде до мети системи.

завдання - Опис мети певної на безлічі вихідних посилок (вхідних даних або умов до задачі).

Приклад. Економічна задача, з якою стикається будь-яке суспільство - вирішення конфлікту між фактично необмеженим прагненням людини до споживання товарів і послуг і обмеженими ресурсами (матеріальними, енергетичними, інформаційними і т.д.), які можуть бути залучені для задоволення цих потреб. При цьому розглядають такі основні економічні завдання суспільства:

Що робити (які товари і послуги)?

Як виробляти (яким чином і де)?

Для кого виробляти (для якого покупця або ринку)?

Вирішити задачу - означає визначити ресурси і шляхи досягнення зазначеної мети при вихідних посилках.

Рішення завдання - опис або подання того стану завдання, при якому досягається зазначена мета; рішенням завдання називають і сам процес досягнення цього стану.

приклад. Рішення квадратного рівняння. Така постановка проблеми неточна, бо не поставлена ??мета, не вказано, як вирішити задачу і що брати участь у ролі рішення задачі. Наприклад, завдання поставлене в повному обсязі - не вказано тип вхідних даних: дійсні або комплексні коефіцієнти рівняння; не визначені поняття рішення, вимоги до рішення - наприклад, допустима похибка кореня (якщо корінь ірраціональний, а треба визначити його з деякою точністю, то встає автономна і нетривіальне завдання наближеного обчислення). Чи не вказані можливі стратегії вирішення - класичне (через дискримінант), по теоремі Вієта, з оптимальним співвідношенням операндів і операцій.

Опис (специфікація) системи - Опис всіх її істотних елементів (підсистем), їх взаємозв'язків, допустимих станів, цілі та функції.

Якщо вхідні посилки, мета, умова завдання, рішення або, можливо, навіть саме поняття рішення неможливо точно формалізувати (описати), то ця задача називається погано формалізується. Дослідити погано формалізовану задачу можна розглядом комплексу відповідних формалізованих підзадач. У таких завданнях необхідний облік різних, а часто і суперечливих критеріїв визначення, оцінки рішення задачі.

Приклад. Погано формалізуються, наприклад, завдання відновлення «розмитих» текстів, зображень, опису функціонування мозку, соціуму, автоматичного перекладу текстів і ін.

структура - Сукупність зв'язків і відносин між частинами цілого.

Приклад. Прикладами структур можуть бути структура звивин мозку, структура державного устрою, структура кристалічної решітки речовини, структура мікросхеми та ін. Кристалічні ґрати алмаза - структура неживої природи; бджолині стільники, смуги зебри - структури живої природи; озеро - структура екологічної природи; партія (громадська, політична) - структура соціальної природи; Всесвіт - структура як живої і неживої природи.

Топологічні структури систем досить різноманітні. Найбільш часто вживані лінійні, деревоподібні, мережеві і матричні структури; Структури систем бувають різного типу, різної топології (або ж просторової структури). Розглянемо основні топології структур (систем). Відповідні схеми наведені на рис. 1.1. - 1.4.

Мал. 1.1. Структура лінійного типу.

Мал. 1.2. Структура ієрархічного (деревовидного) типу.

Мал. 1.3. Структура мережевого типу.

Мал. 1.4. Структура матричного типу.

приклад. Лінійна структура - послідовність вершин гірського хребта. Прикладом ієрархічної структури є управління збройними силами: «Генеральний штаб - Напрямки - Бригади - Батальйони - Підрозділи - Військовослужбовці». Мережева структура характерна для процесу складання виробу з косплектующіх деталей .. Приклад матричної структури - карта міста з двостороннім вуличним рухом.

Інші типи структур утворюються за допомогою комбінацій (з'єднань і вкладень) перерахованих базових структур.

Приклад. «Вкладення один в одного» площинних матричних структур призводить до просторової матриці (наприклад, структура кристала Галіт типу зображеної на рис. 1.5.).

Мал. 1.5. Структура типу кристалічної (просторово-матричної).

З однакових елементів можна отримувати структури різного типу.

Приклади.Сходниесоставляющіе ринку (ресурси, товари, споживачі, продавці) об'єднуються в структури різного типу: ВАТ, ТОВ, ЗАТ і ін. При цьому структура об'єднання визначає властивості, характеристики системи.

З одних і тих самих атомів (Si, O) утворюються макромолекули різних силікатів:

 (А)
 (Б)
 (В)

Мал. 1.6. Структури макромолекул з кремнію і кисню

Структура є зв'язковою, якщо сущест зв'язок між будь-якими двома підсистемами системи (зв'язок передбачається симетричною, тобто якщо є зв'язок i-ой підсистеми з j-ой підсистемою, тобто і зв'язок j-ой підсистеми з i-ой).

У загальному випадку створюються зв'язкові m-мірні структури (m-структури), у яких підсистеми - (m-1) -мірні структури. Такі m-структури можуть реалізувати зв'язку і моделювати властивості, неможливі в (m-1) -структурою; вони використовуються для опису многопараметрических і багатокритеріальних проблем і систем ..

Ці топологічні рекурсивні структури (комплекси або симпліціального комплекси) математично визначаються як об'єкт K (X, Y, f), де X - це m-структура (mD-симплекс), Y - безліч подій (вершин), f - зв'язки між X і Y.

приклад. Планарний (2D) граф, який складається з вершин, які ототожнюються з деякими подіями і з'єднаних між собою дугами (відповідними зв'язків цих вершин). Мережа міст на географічній карті, з'єднаних дорогами, утворює планарний граф.

приклад. Розглянемо безліч осіб X= {Іванов, Петров, Сидоров} і міст Y= {Москва, Париж, Нальчик}. Тоді можна побудувати 3-структуру (2D-симплекс, який має дві координати X і Y) в R3 (В просторі трьох вимірів - довжина, ширина, висота), яка б пов'язала елементи X і Y за принципом «хто де був» (рис. 1.7.). У цій структурі використані мережеві 2-структури (2D-симплекси) X, Y (які, в свою чергу, складаються з 1-структур). При цьому елементи X і Y можна розглядати як точки (0D-симплекси) - елементи простору нульового виміру - R0 (також рис. 1.6.).

Мал. 1.7. Геометрична ілюстрація складних зв'язкових структур.

На стику різних наук виникають і погано формалізуються і погано структуровані проблеми. Особливо часто це відбувається в областях знання, які переживають період «первинного накопичення» інформації - такі багато гуманітарні дисципліни. Для аналізу предметної області таких систем найбільш ефективно використовувати імовірнісні методи, нечітку логіку і нечіткі множини.

Пошук рішень погано формалізованих задач - ознака наявності інтелекту; для людини це здатність до абстракції, для автоматів - можливість імітації форм людського інтелекту.

Інтелектуальними назвемо людино-машинні системи, здатні виконувати аналоги інтелектуальних процедур (класифікацію і розпізнавання об'єктів або образів, накопичення знань, виробництво логічних висновків, природного інтерфейсу і т.п.). Аналог цієї назви - «системи штучного інтелекту». Інтелектуальні системи засновані на неповних і не повністю формалізованих знаннях про предметну область, правилах виведення нових знань, тому вони вимагають постійного уточнення і розширення.

більш суворе визначення системи.

система - Безліч пов'язаних один з одним елементів деякої множини, що утворюють цілісний об'єкт при завданні для цих елементів і відносин між ними певної мети і деяких ресурсів для досягнення цієї мети.

Мета, елементи, відносини і ресурси підсистем при цьому, як правило, відрізняються від загальносистемних.

Мал. 1.8. Загальна структура системи.

Кожна система має власні стану, механізм перетворення вхідних сигналів, даних у вихідні (внутрішнє опис, функції виходу), зовнішні прояви (зовнішнє опис) і механізм зміни станів під впливом зовнішніх сигналів (функції переходу). Функції виходу описують поведінку системи, ступінь відповідності внутрішньої структури системи цілям, підсистем (елементів) і ресурсів в системі, зовнішній опис - про взаємини з іншими системами, з цілями і ресурсами інших систем. Функції переходу дають інформацію про можливу декомпозиції системи на підсистеми.

Зовнішнє опис системи визначається його внутрішнім описом.

приклад. Банк утворює систему. Зовнішнє середовище банку - система інвестицій, фінансування, трудових ресурсів, нормативів і т.д. Вхідні впливу - характеристики (параметри) зовнішнього середовища. Внутрішні стану системи - характеристики фінансового стану банку. Вихідні впливу - потоки кредитів, послуг, вкладень і т.д. Функції виходу цієї системи - банківські операції, наприклад, кредитування. Функції системи також залежать від характеру взаємодій системи і зовнішнього середовища. Безліч виконуваних банком (системою) функцій залежать від зовнішніх і внутрішніх функцій, які можуть бути описані (представлені) деякими числовими і / або нечисловими, наприклад, якісними, характеристиками або характеристиками змішаного, якісно - кількісного характеру.

Приклад. Фізіологічна система «Організм людини» складається з підсистем «Обмін речовин», «Зір», «Опорно-руховий апарат» і ін. Функціональна система «Обмін речовин» складається з підсистем «кровоообігу», «Подих», «Травлення» і ін. система «кровоообігу», в свою чергу, вкдючает підсистеми «Судини», «Кров», «Артерія» і ін. Фізико-хімічна система «Кров» складається з підсистем «Еритроцити», «Тромбоцити», «Лейкоцити» і так далі до граничного в сучасній біології молекулярного рівня.

Розглянемо систему «Природний водний потік». Уявімо її у вигляді пронумерованих ділянок (підсистем), рис. 1.9.

Мал. 1.9. Модель потоку (протягом від 1 до n).

Внутрішній опис системи (і кожної підсистеми i) може мати вигляд:

x (t + 1, i) = x (t, i) - (a (t, i) - x (t, i)) + b (t, i) - (c (t, i) - x (t , i)) (1.1)

де x (t, i) - Обсяг води в момент часу t, a (t, i)- Коефіцієнт грунтового просочування води в момент часу t, b (t, i)- Опади в момент часу t, c (t, i)- Випаровування з поверхні i-го ділянки (a, b, c - вхідні параметри). Зовнішнє опис системи може мати вигляд:

X (t) = ? (k (x, t, i) - a (t, i) + l (x, t, i) - b (t, i)) (1.2)

де k (x, t, i) - Коефіцієнт грунтового просочування, l (x, t, i) - Інтенсивності опадів, X (t) - Обсяг води в потоці (біля краю останнього n-го ділянки).

Морфологічний опис системи - опис її структури: опис сукупності А елементів системи і необхідного для досягнення мети набору відносин R між ними.

Мінімальна морфологічний опис задається безліччю (кортежем):

S = [A, R, B] (1.3)

де А - Безліч елементів і їх властивостей, R - Безліч зв'язків в А, В - Безліч відносин з навколишнім середовищем. Можливо дополнітедьное включення в кортеж V - Типу структури системи і Q - Опису системи на будь-якій мові. з морфологічного опису системи отримують функціональний опис системи (Тобто опис еволюції і законів функціонування системи), а з нього - інформаційне опис системи (Опис інформаційних зв'язків системи з навколишнім середовищем і підсистем між собою), а також інформаційно-логічне (інфологічне) опис системи.

Приклад. Морфологічний опис екосистеми містить безліч мешкають в ній видів ( «хижаки - жертви»), її трофічну структуру ( «хто кого поїдає?» Або структуру звичайного раціону мешканця), їх властивості, зв'язки і відносини. Трофічна структура простий екосистеми - однорівнева, де хижаки і жертви утворюють дві непересічні сукупності X і Y з властивостями S (X) і S (Y). Прийнявши мовою Q морфологічного опису російську мову з елементами алгебри, отримаємо спрощену модель морфологічного опису екосистеми:

S = [A, B, R, V, Q] (1.4)

A = {Баран, газель, жолудь, змія, кабан, карась, конюшина, шуліка, полівка, пшениця, тигр, людина, щука},

X = {Баран, змія, кабан, шуліка, тигр, людина, щука},

Y = {газель, жолудь, карась, конюшина, полівка, пшениця},

S (X)= {Двонога, літаюче, що плаває, плазун, чотириноге},

S (Y)= {Зерно, тварина, горіх, трава},

B = {Мешканець води, мешканець суші, рослинність},

R = {Жертва, хижак}.

Якщо використовувати математичні результати популяційної динаміки непосредствненно за морфологічним описом системи можна дати адекватне функціональне опис екосистеми.

Зокрема, динаміку взаємовідносин у цій системі можна записати у вигляді рівнянь лотка - Вольтерра:

Xi'(T) = Xi(T) - (ai - ? (bij - xj(T))), xi(0) = xi0, I = 1, 2, ..., 6 (1.5)

де xi(T) - щільність i-ой популяції жертв, bij - Коефіцієнт поїдання i-го виду жертв j-им видом хижаків, ai - Коефіцієнт народжуваності i-го виду.

Проведена конкретизація на підставі вихідного безлічі моделі S = [A, B, R] легко привела до системи диференціальних рівнянь, рішення якої дозволяє визначити динаміку чисельності видів в екосистемі. Без проведення системного аналізу, прямим перебором елементів безлічі A вирішувати завдання значно важче. .

Морфологічний опис системи залежить від:

· Враховуються зв'язків і їх глибини (зв'язки між елементами, головними і другорядними підсистемами), типу (пряма або зворотна зв'язок) і характеру (позитивна, негативна);

· Структури (лінійна, ієрархічна, мережева, матрична, змішана).

приклад. Морфологічний опис автомата для виробництва деякого вироби включає геометричний опис вироби, програму (послідовність дій автомата), операційну обстановку (маршрут обробки, обмеження дій і ін.). Опис залежить від властивостей зв'язків, структури вироби, заготовки та ін.

Інформаційне опис системи дозволяє отримувати додаткову інформацію про систему, вирішувати інформаційно-логічні завдання,

Приклад. Розглянемо задачу: підприємство C спеціалізується на виробництві вироби №1, підприємство B - виробів №3 і №5, підприємство E - виробів №1 і №5, підприємство D - виробів №2 і №3; багатопрофільне підприємство A може випускати будь-які вироби від №1 до №5. Потрібно розподілити виробництво п'яти виробів по підприємствах, щоб кожне з них вироблялося тільки в одному місці. Рішення найбільш просто получаетсяс допомогою інформаційного опису системи у вигляді таблиці дозволених ситуацій (таблиці станів):

Таблиця 1.1.

Вихідна таблиця станів інформаційно-логічної задачі.

  A B C D E
+ - + - +
+ - - + -
+ + - + -
+ - - - -
+ + - - +

З таблиці видно, що підприємство C буде виробляти виріб №1, і, отже, для E залишається виріб №5. Тоді встановлюються відповідності B - №3, D - №2 і A - №4.

Аналіз інформаційно-логічних завдань - потужний засіб з'ясування інформаційних і причинно-наслідкових зв'язків в системі, проведення аналогій, моделювання і т.д.

Дві системи інформаційно еквівалентні (математично - ізоморфні), Якщо у них однакові мета, складові елементи, структура.

Можна також говорити про еквівалентність по цілі, елементам або структурі.

Нехай системи X і Y еквівалентні, і система X володіє структурою або властивістю I. Якщо з цього випливає, що і система Y має властивість I, то I називається інваріантом систем X і Y. Можна говорити про інваріантному утриманні двох і більше систем або про інваріантному зануренні однієї системи в іншу.

приклад. Нерухома точка - інваріант різних стягають відображень при виконанні умов теореми Банаха в метричних просторах.

Основні ознаки системи:

· наявність підсистем і зв'язків між ними (тобто структури системи). Руйнування підсистем або зв'язків між ними загрожує зникненням самої системи;

· можливість абстрагування від навколишнього середовища, Тобто відносна відокремленість від тих факторів середовища, які слабо впливають на досягнення мети;

· Обмін ресурсами з навколишнім середовищем;

· Підпорядкованість всієї організації системи певної мети;

· Незвідність властивостей системи до властивостей її елементів.

Підсистема повинна володіти всіма властивостями системи, зокрема, властивістю цілісності (по підцілі) і незвідність до елементів.

Основні етапи системного аналізу різних об'єктів і процесів:

· Формулювання цілей, їх пріоритетів та проблем дослідження.

· Визначення ресурсів дослідження.

· Встановлення функцій системи і її підсистем.

· Визначення та опис підсистем.

· Побудова структури системи.

· Визначення та опис зв'язків підсистем і їх елементів.

· Аналіз взаємозв'язків підсистем.

· Аналіз (випробування) цілісності системи.

· Випробування функціонірованія.моделі системи.

При аналізі систем зручним інструментом є метод структуризації.

Мета структуризації - формування і уточнення гіпотези про процеси в досліджуваній системі, тобто структурних схем і кількісної оцінки причинно-наслідкових зв'язків.

Причинно-наслідковий зв'язок між системами (підсистемами, елементами) А і В позитивна, якщо зміна параметра А веде до аналогічного зміни відповідного параметра В.

приклад структурної схеми (карти) для аналізу проблеми енергоспоживання:

Мал. 1.10. Приклад структурної карти.

Крім схем можуть використовуватися решітки (шкали, матриці), які дозволяють визначати стратегії поведінки (наприклад, виробника на ринку).

Решітка утворюється за допомогою системи факторних координат, де кожна координата відповідає одному фактору або деякого інтервалу зміни цього фактора. Кожна область решітки відповідає тієї чи іншої поведінки. Показники можуть бути відносними (Від 0 до 1), абсолютними (Від мінімального до максимального), біполярними ("високий низький)", чіткими і нечіткими, детермінованими і недетермінованими. На рис. 1.11. показана така решітка (в біполярної системи показників); зона D - найбільш сприятлива, зона A - найменш сприятлива.

Мал. 1.11. Решітка опису фінансової стійкості фірми.

Діяльність системи може відбуватися в двох режимах: розвиток (еволюція) і функціонування.

Функціонування - це діяльність системи без зміни мети, розвиток - з її зміною.

При функціонуванні, еволюції системи явно не відбувається якісного зміни інфраструктури системи; при розвитку, революціонізування системи її інфраструктура якісно змінюється.

приклад. Інформатизація сфери діяльності - використання різних баз знань, експертних систем, когнітивних методів і засобів, моделювання, комунікацій та мереж зв'язку, забезпечення інформаційної безпеки та ін .; це розвиток предметної області. комп'ютеризація без постановки нових проблем, Тобто «Навішування комп'ютерів на старі методи і технології обробки інформації» - це функціонування, а не розвиток.



Попередня   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   Наступна

Козлов А. Д., лекала В. А. | Управління в системі та управління системою. | Методи теорії множин в інформаційних класифікаціях | Позначення теорії графів | семантичні мережі | Приклад використання системного аналізу предметної області | Організувати процес навчання | Етапи та область застосування програмно-цільового підходу | Дерево цілей. | Стадії аналізу і синтезу |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати