Лекции / 2. Общая характеристика информационных процессов, систем и технологий. Классификация систем. Методы описания систем

•Качественные методы описания систем

•Методы экспертных оценок. Термин «эксперт» происходит от латинского

слова, означающего «опытный».

•При использовании экспертных оценок обычно предполагается, что мнение группы экспертов надежнее, чем мнение отдельного эксперта, хотя это предположение не является очевидным.

•При обработке материалов коллективной экспертной оценки используются методы корреляционного анализа. Для количественной оценки степени согласованности мнений экспертов применяется коэффициент конкордации

•	W	2	12d			,	n	n	m
				3			2	[ rij 0.5m(n 1)]		2
•		m (n			n)		d di
							i 1	i 1	j 2

где

•m — количество экспертов, j= 1,m; n — количество рассматриваемых

объектов (или свойств объекта), i=1,n; rij — место, которое заняло i-й объект в ранжировке j-м экспертом; di — отклонение суммы рангов по i-му объекту от среднего арифметического сумм рангов по n объектам.

•Коэффициент конкордации W позволяет оценить, насколько согласованы между собой ряды

предпочтительности, построенные каждым экспертом. Его значение находится в пределах 0 W 1.

•W = 0 означает полную противоположность, а W = 1 — полное совпадение ранжировок.

•Практически достоверность считается хорошей, если

W = 0,7...0,8.

•Методика системного анализа. Методики, реализующие принципы системного анализа в конкретных условиях, направлены на то, чтобы формализовать процесс исследования системы, процесс постановки и решения проблемы.

•Методика системного анализа разрабатывается и применяется в тех случаях, когда у исследователя нет достаточных сведений о системе, которые позволили бы выбрать адекватный метод формализованного представления системы.

•Общим для всех методик системного анализа является

•формирование вариантов представления системы (процесса решения задачи),

•выбор наилучшего варианта,

•корректировка.

•Положив в основу методики системного анализа эти три этапа, их затем можно разделить на подэтапы. Например, так выглядят этапы проектирования:

	Формирование				Оценивание				Реализация
	стратегии
									Реализация
	Определение				Определение
									выбранного
	проблемы				критериев				варианта
	Исследование
	связей
					Оценивание				Управление
					вариантов				системой
	Назначение
	целей
					Выбор варианта				Проверка и
									переоценка
	Генерация
	вариантов

Этапы проектирования систем

•Количественные методы описания систем

•При создании и эксплуатации сложных систем требуется проводить многочисленные исследования и расчеты, связанные с:

•оценкой показателей, характеризующих различные свойства систем;

•выбором оптимальной структуры системы;

•выбором оптимальных значений ее параметров.

•Выполнение таких исследований возможно лишь при наличии математического описания процесса функционирования системы, т. е. её математической модели.

•Сложность реальных систем не позволяет строить для них «абсолютно» адекватные модели.

•Математическая модель описывает некоторый упрощенный процесс, в котором представлены лишь основные явления, входящие в реальный процесс, и лишь главные факторы, действующие на реальную систему.

Кибернетический подход к описанию систем

•Управление как процесс. Кибернетический подход к описанию систем состоит в том, что всякое целенаправленное поведение рассматривается как управление.

•Управление — в широком, кибернетическом смысле — это обобщение приемов и методов, накопленных разными науками об управлении искусственными объектами и живыми организмами.

•Язык управления — это использование понятий «объект», «среда», «обратная связь», «алгоритм» и т.д.

•Основы современной кибернетики заложил Н. Винер.

•Под управлением будем понимать процесс организации такого целенаправленного воздействия на некоторую часть среды, называемую объектом управления, в результате которого удовлетворяются потребности субъекта, взаимодействующего с этим объектом.

•Анализ управления заставляет выделить тройку — среду, объект и субъект, внутри которой разыгрывается процесс управления (рис. 1).

•В данном случае субъект ощущает на себе воздействие среды Q и объекта Y. Причем, если состояние среды Q он изменить не может, то состоянием объекта Y он может управлять с помощью специально организованного воздействия U. Это воздействие и есть управление.

•Состояние объекта Y влияет на состояние потребностей субъекта.

Потребности субъекта A = (a1,…,ak), где ai — состояние i-й потребности субъекта, которая выражается неотрицательным числом, характеризующим насущность, актуальность этой потребности. Свое поведение субъект строит так, чтобы минимизировать насущность своих потребностей, т. е. решает задачу многокритериальной оптимизации:

ai →min {R},

(1)

•где R — ресурсы субъекта. Эта зависимость выражает неизвестную, но существующую связь потребностей с состоянием среды Q и поведением U субъекта.

объект

Q

Среда

U Y

Q

субъект

Рисунок 1 - Кибернетический подход к процессу управления

•

•

•

•

•

Пусть Uq	— решение задачи (1), т. е. оптимальное поведение субъекта,
*
минимизирующее его		потребности				А. Способ решения задачи (1),
позволяющий определить		U	*		, называется алгоритмом управления
			q
		U		*	(A	,Q),	(2)
				q
					t

где — алгоритм, позволяющий синтезировать управление по состоянию среды Q и потребностей Аt. Потребности субъекта изменяются не только под влиянием среды или объекта, но и самостоятельно, отражая жизнедеятельность субъекта, что отмечается индексом t.

Алгоритм управления , которым располагает субъект, и определяет эффективность его функционирования в данной среде. Обычно алгоритм имеет рекуррентный характер:

U	N 1	(U	N	, A	, Q),
				t

т. е. позволяет на каждом шаге улучшать управление. Например, в смысле

At (Q, UN 1 ) At (Q, UN ) ,

т. е. уменьшения уровня своих потребностей. Впрочем, потребности еще надо осознать, и это составляет пока неформализуемую стадию управления.

•Структурная схема системы управления (СУ) приведена на рис. 2.

Здесь Dq и Dy — датчики, измеряющие состояние среды и объекта соответственно. Результаты измерений Q'=Dq(Q) и Y'=Dy(Y) образуют исходную информацию {Q', Y'} для устройства управления (УУ), которое на ее основе вырабатывает команду управления . Исполнительный механизм (ИМ), реализуя команду управления, вырабатывает входное воздействие U на управляемые входы объекта.

•Управление — целенаправленная организация того или иного процесса, протекающего в системе. В общем случае процесс управления состоит из следующих четырех элементов:

1.получение информации о задачах управления (A),

2.получение информации о результатах управления (т. е. о поведении объекта управления Y’);

3.анализ полученной информации и выработка решения ( = (А,Q',У')),

4.исполнение решения (т. е. осуществление управляющих воздействий

U).