- •1. Понятия: система и подсистема
- •2. Атрибуты систем: элемент, структура и связь; состояние и поведение; внешняя среда.
- •Основные задачи, решаемые теорией систем.
- •Понятие процесса, как смены состояния системы
- •Понятие информационного процесса в системе
- •Классификация систем: открытые - закрытые, по сложности структуры и поведения.
- •Классификация систем по степени организованности
- •Информационные системы. Классификации информационных систем.
- •Основные методы системного анализа
- •Языки моделирования
- •Качественное и количественное описание систем
- •12. Классификация уровней описания систем
- •13. Высшие и низшие уровни описания систем
- •14. Уровни абстрактного описания систем: лингвистический (символический), теоретико-множественный, абстрактно-алгебраический
- •15. Уровни абстрактного описания систем: топологический, логико-математический, теоретико-информационный, динамический, эвристический
- •16. Понятие алгоритма управления
- •17. Система, как отношение на абстрактных множествах
- •18. Характеристика динамических систем
- •19. Характеристика функциональных систем
- •20. Детерминированные системы
- •21. Стохастическая система
- •22. Понятие агрегата
- •23. Виды агрегатов
- •24. Понятие и типы устойчивости систем
- •25. Анализ и синтез в информационных системах
- •26. Модели систем как основание для декомпозиции
- •27. Странный аттрактор
- •28. Фрактальные структуры
- •29. Основные понятия теории принятия решений
- •30. Критериальные модели принятия решений
- •31. Метод бинарных отношений при принятии решений
- •32. Метод функций выбора при принятии решений
- •33. Характеристика систем принятия решений
- •34. Групповые и экспертные методы принятия решений
- •35. Использование теории систем в практике проектирования информационных систем
- •36. Тенденции и перспективы развития
- •Теории информационных процессов и систем
Языки моделирования
Чтобы реализовать на ЭВМ модель сложной системы, нужен аппарат моделирования, который в принципе должен быть специализированным. Он должен предоставлять исследователю:
• удобные способы организации данных, обеспечивающие простое и эффективное моделирование;
• удобные средства формализации и воспроизведения динамических свойств моделируемой системы;
• возможность имитации стохастических систем, т.е. процедур генерации ПСЧ и вероятностного (статистического) анализа результатов моделирования;
• простые и удобные процедуры отладки и контроля программы;
• доступные процедуры восприятия и использования языка и др.
Вместе с тем, существующие языки программирования общего назначения для достаточно широкого круга задач позволяют без значительных затрат ресурсов создавать весьма совершенные имитационные модели. Можно сказать, что они способны составить конкуренцию специализированным языкам моделирования. Для систематизации представлений о средствах реализации имитационных моделей приведем основные определения и краткие сведения о подходах к выбору соответствующего языка.
Языком программирования называютнабор (систему) символов, распознаваемых ЭВМ и обозначающих операции, которые можно реализовать на ЭВМ.
Выделяют машинно-ориентированные, проблемно (процедурно)-ориентированные и объектно-ориентированные языки.
Классические языки моделированияявляютсяпроцедурно-ориентированными и обладают рядом специфических черт. Можно сказать, что основные языки моделирования разработаны как средство программного обеспечения имитационного подхода к изучению сложных систем.
Языки моделирования позволяют описывать моделируемые системыв терминах, разработанных на базе основных понятий имитации. С их помощью можно организовать процесс общения заказчика и разработчика модели. Различают языки моделирования непрерывных и дискретных процессов.
В настоящее время сложилась ситуация, когда не следует противопоставлять языки общего назначения (ЯОН) и языки имитационного моделирования (ЯИМ).
Некоторые ЯИМ базируются на конструкциях ЯОН: например, FORSIM — на языке FORTRAN, ПЛИС — на языке PL и т.д.
В силу своего целевого назначения при правильном выборе и использовании языки моделирования обладают рядом понятных достоинств.
Вместе с тем, им присущи и определенные недостатки, главными из которых являются сугубо индивидуальный характер соответствующих трансляторов, затрудняющий их реализацию на различных ЭВМ, низкая эффективность рабочих программ, сложность процесса отладки программ, нехватка документации (литературы) для пользователей и специалистов-консультантов и др. В ряде случаев эти недостатки способны перечеркнуть любые достоинства.
Качественное и количественное описание систем
Качественные методы применяются, когда отсутствует описание закономерности систем в виде аналитических зависимостей.
Один из качественных методов называется метод мозговой атаки – это метод систематической тренировки творческого мышления нацеленный на открытие новых идей и достижений.
Ещё один метод называется методом сценариев. Методы подготовки и согласования представлений о проблеме или анализируемом объекте, изложенных в письменном виде получили название сценариев. Первоначально этот метод предполагал подготовку текста, содержащего логическую последовательность событий или возможные варианты решения проблемы, развёрнутые во времени. На практике по типу сценариев разрабатываются различные прогнозы. Сценарий является предварительной информацией, на основе которой проводится работа по прогнозированию и разработке вариантов проекта.
Методы экспертных оценок. При использовании экспертных оценок предполагается, что мнение группы экспертов надёжнее, чем мнение одного специалиста. Всё множество проблем, решаемых методами экспертных оценок,делятся на два класса. К первому относятся такие, в отношении которых имеется достаточное обеспечение информацией. Ко второму классу относятся проблемы, в отношении которых недостаточно знаний для полной уверенности в справедливости указанных гипотез. При обработке материалов коллективно – экспертной оценки используются методы теорий ранговой корреляции.
Метод делфи – это метод анализа сложных систем, с помощью экспертной оценки. Суть метода делфи заключается в следующем: в отличие от традиционного подхода к достижению согласованности мнений экспертов путём открытой дискуссии метод делфи предполагает полный анализ коллективных обсуждений. В методе прямые дебаты заменены тщательно разработанной программой последовательных индивидуальных опросов, проводимых в форме анкетирования.
Морфологические методы. Основная идея морфологических методов – систематически находить все возможные варианты решения проблемы или реализации системы, путём комбинирования выделенных элементов. Морфологический метод подразделяется на несколько методик.
1) Метод систематического покрытия поля, основанный на выделении опорных пунктов знания в любой исследуемой области и использовании для заполнения поля некоторых сформулированных принципов мышления.
2) Метод отрицания и конструирования, базирующийся на идее, заключающейся в том, что на пути конструктивного прогресса стоят догмы и компромиссные ограничения, которые есть смысл отрицать. Исследовательно сформулировав некоторые предложения полезно заменить их на противоположные и использовать на проведение анализа.
3) Метод морфологического ящика. Идея метода состоит в определении всех возможных параметров, от которых может зависеть решение проблемы и представлений этих параметров в виде матриц строк.
При использовании морфологического подхода для моделирования информационных и организационных систем разрабатывают языки моделирования, которые применяют для порождения возможных ситуаций, а также возможных вариантов решения проблем. Примерами таких языков служат: язык ситуационного управления, а также языки структурно – лингвистического моделирования.
Качественные методы предполагают при создании и эксплуатации информационных систем требуется проводить многочисленные исследования и расчёты, которые связаны:
1) с оценкой показателей, характеризующих различные свойства систем;
2) с выбором оптимальной структуры системы;
3) с выбором оптимальных значений её параметров.
При проектировании информационных систем достаточно трудно определиться, какие явления считать основными, какие факторы – главными, т.к. в процессе функционирования одного и того же реального объекта можно получить различные математические описания, в зависимости от поставленной задачи. С учётом этого, математических моделей сложной информационной системы может быть сколь угодно много, поэтому все они определяются принятым уровнем абстрагирования. Наиболее пригодными являются следующие уровни абстрактного описания систем:
1) символический или лингвистический;
2) теоретико-множественный;
3) абстрактно-алгебраический;
4) топологический;
5) логико-математический;
6) теоретико-информационный;
7) динамический;
8) эвристический.
Условно первые четыре уровня относятся к высшим уровням описания систем, последние четыре уровня – к низшим уровням.