Маслов 2

ТЕРМИНОЛОГИЯ ПО ТЕОРИИ СИСТЕМ И СИСТЕМНОМУ АНАЛИЗУ (со схемными описаниями)

Маслов	УдГУ, ФИТиВТ
Сергей	кафедра
Геннадьевич	теоретических
15.06.2010	основ
	информатики

Система

Формально система объекта (система на объекте) — это O = ({(а_i, A_i) i N_n}, {b_j B_j, j N_m}), B.1) где N_n={1, 2, ..., n}, a N_m={l, 2, ..., m) (буквой N с положительным целым индексом в той книге всегда обозначается множество значений целых положительных чисел от 1 до значения этого индекса); через а_i, и А_i обозначены соответственно свойство и множество его проявлений; b_j и В_j — база и множество ее элементов, а О — система объекта. (Клир, 1990)

Система S образуется парой множеств — множеством элементов Ε и множеством связей Γ: {Ε, Γ } = S. (Смолянинов, 2000)

{элементы, связи} → система

множество элементов, находящихся в отношениях или связях друг с другом, образующих целостность или органическое единство (толковый словарь)

комплекс избирательно вовлеченных элементов, взаимосо-действующих достижению заданного полезного результата, который принимается основным системно образующим фактором (Анохин)

совокупность формальных высказываний, относительно параметров которых указывается, что они имеют некоторые свойства или между которыми фиксируются некоторые отношения (Вольфенгаген)

Подсистема

часть системы, выделенная по определенному признаку, обладающая некоторой самостоятельностью и допускающая разложение на элементы в рамках данного рассмотрения.

Структура

это система, для описания которой используется только позиционная (тополого-геометрическая) информация. (Смолянинов)

{вершины, дуги} → граф, {клетки, контакты} → гистограф

Функция

C математической точки зрения функция определяется заданием множеств значимости (носителей) переменных и множеств операций с указанием порядка их выполнения, т.е. операторов, реализующих связи переменных

это система связи функциональных переменных посредством функционнальных операторов. (Смолянинов)

{переменные, операторы} → функция. {состояния, переходы} → автограф

Законом функционирования FS,

описывает процесс функционирования элемента системы во времени, называется зависимость y(t) = FS( x, n. и, t). Оператор FS преобразует независимые переменные в зависимые и отражает поведение элемента (системы) во времени – процесс изменения состояния элемента (системы), оцениваемый по степени достижения цели его функционирования.

Управление

есть система организации избыточных свобод возможных реализаций структур или функций. (Смолянинов)

{свободы, организаторы} → управление. {случайность, необходимость} → организация

Реакции

действия, которые не требуют дополнительных степеней свобод для реализации (Смолянинов)

Акции

действия, которые требуют свобод (Смолянинов)

Синергии

синергический эффект (от греч. synergós - вместе действующий) - возрастание эффективности деятельности в результате соединения, интеграции, слияния отдельных частей в единую систему за счет так называемого системного эффекта. (Экономический словарь)

В частности, показано, что управление многочисленными мышцами тела строится на основе выработки в нервной системе некоторых функциональных блоков — синергий, а не путём независимого управления каждой мышцей. (БЭС)

Степень свободы

это независимая изменчивость в описании системы, действующая в формуле:

{степень свободы, организаторы} → управление,

которая означает, что организаторы фиксируют, редуцируют и генерируют необходимые и достаточные степени свободы, реализуя некоторые целевые акции и реакции. (Маслов)

Проблема

рассогласование между реальным и желаемым состоянием системы (x)

Информация

это различия или сходства фиксируемые субъектом об объектах и процессах в процессе взаимодействия с окружающим или воображаемым миром (Маслов).

передача разнообразия (Эшби)

есть запомненный выбор одного варианта из нескольких возможных и равноправных. (Чернавский)

Данные

это форма фиксации информации для передачи ее во времени и пространстве.(Маслов)

Знания

это информация (явная и неявная), которая гарантирует желаемый результат деятельности (Маслов)

результат творческой деятельности ума, имеющий форму понятия–ответа на поставленный вопрос (Большаков).

-научные: знание с мерой и поэтому существует принципиальная возможность его проверить: доказать, опровергнуть или поставить под сомнение. (Большаков)

-интуитивные

-фундаментальные

-прикладные

-теоретические

-эмпирические

Доказать знание

это логически и экспериментально воспроизвести знание (Большаков)

Инвариант

это объект, который не изменяется относительно преобразований пространства, систем координат в нем (Маслов).

Система знаний

субъективно-объективная основа отражения информации, данных, знаний, умений и навыков как проявление деятельности субъекта по преобразованию и развитию его внешней и внутренней среды (Маслов).

Уровни познавательного отражения (или уровни когнитивной организации и регуляции поведения - модель Grand Design - Б.М. Величковский-2006) :

F- метапознавательные координации,

E_1,2- концептуальные структуры,

D- действия,

C_1,2- пространственное поле,

B- синергии,

A- палео-кинетические регуляции.

Уровни построения движения

концепция, предложенная Н.А. Бернштейном, согласно которой под построением движения понимается формирование афферентных ансамблей, участвующих в координировании данного движения, в осуществлении требуемых коррекций и в обеспечении адекватных перешифровок для эффекторных импульсов, а также вся совокупность системных взаимоотношений между ними. Бернштейн выделял пять уровней построения движений:

А — уровень палеокинетических регуляций, он же рубро-спинальный уровень центральной нервной системы.

В — уровень синергий, он же таламо-паллидарный уровень.

С — уровень пространственного поля, он же пирамидно-стриарный уровень. Распадается на два подуровня С1 — стриарный, принадлежащий к экстрапирамидной системе, и С2 — пирамидный, относящийся к группе кортикальных уровней.

D — уровень действий (предметных действий, смысловых цепей и т.п.), он же теменнопремоторный уровень.

Е — группа высших кортикальных уровней символических координаций (письма, речи и т.п.).

Согласно точке зрения Н.А. Бернштейна при характеристике уровней построения следует учитывать: локализацию; ведущую афферентацию; свойства движений; самостоятельные движения, управляемые данным уровнем; роль уровня в двигательных актах вышележащих уровней; дисфункции и патологические синдромы. (Психофизиология. Словарь)

Структура знаний субъекта

Направления взаимодействия субъекта с объектом

Когнитивный:(Ob→ KOb):KНАБЛЮДАТЕЛЬ: Sb; Конструктивный:(KE → КOb): KКОНСТРУТОР: Sb; Креативный:(KSb → Sb): KСОЗДАТЕЛЬ: Sb; Конативный:(KSb → Sb): KНАВИГАТОР: Sb;

Коммуникативный: (KSb,Ob,E→K’Sb,Ob,E):KСОУЧАСТНИК: Sb; Рефлексивный:(KSb,Ob,E→Ob, KSb,Ob,E): KАДАПТОР: Sb.

Системная ситуация

Целеполагание:(КЦЕННОСТИ,ПОТРЕБНОСТИ:Е→ G=KOb):KE,Sb,Ob;

Проектирование: (G → Проект:К’Ob):KE,Ob;

Планирование: (K’Ob,ИНСТРУМЕНТ:E→ План:K’’Ob):K Sb,Ob; Реализация: (K’’Ob→ Ob):C;

Оценка: (Ob,G → KOb,P):C;

Принятие решений: ( KOb,P&Bepa&Воля&Ответственность → Решение:KSb):Sb.

Переменная

операционное представление свойства, т.е. образ свойства, определяемый конкретной процедурой наблюдения или измерения. (Клир)

Модель

объект заменитель (абстрактный или конкретный), который в определенных условиях может заменять объект – оригинал:

частная - строится для решения конкретной задачи на основе знаний эксперта (ранние исследования);

конкретизационная - специфика задачи учитывается, путем высечения частной модели из некоторой универсальной модели;

сборочная - описание и построение модели осуществляется на основе базиса элементов, покрывающего некоторый класс задач;

cинтезируемая - синтез модели по спецификации задачи, управляемый экспертом;

системная - система основанная на знаниях об объекте и процессах его исследования, построения, использования и развития (модели познания и целенаправленные). (Маслов)

Моделирование

процесс исследования реальной системы, включающий построение модели, изучение ее свойств и перенос полученных сведений на моделируемую систему.

Противоречие

-диалектическое

-системное: это проявление несовместимости или антагонизма в объединяемых свойствах, функциях системы или ее частей, препятствующих достижению требуемого качества или эффективности системы, т.е. достижению цели (или желаемого) (Маслов).

-концептуальное: термин теории неформализуемых понятий, обозначающий формально непротиворечивые понятия либо концепции, мешающие друг другу при совместном использовании. Первым явно осознанным примером концептуального противоречия явилось противоречие между структурным и автоматным программированием. Отсутствие понимания самой идеи концептуального противоречия является основной бедой современной науки и практики, особенно в информатике. Большие системы просто разваливаются под грузом концептуальных противоречий.

(http://ru.wikibooks.org/wiki/Словарик_философствующего_информатика)

Концептуальное противоречие между циклами и рекурсиями намного мягче, чем между операторами структурного программирования и структурными переходами, и оно отмечается

лишь в виде изредка встречающихся прагматических указаний (благих пожеланий) не смешивать их произвольно.(Непейвода)

-физическое: это ситуация, при которой к некоторому элементу технической системы или его части предъявляются взаимоисключающие в физическом смысле требования.

В отличие от технического физическое противоречие возникает не между параметрами технической системы, а описывает противоречивые требования к одному ее элементу или, даже, какой-то его части. Формулируется физическое противоречие следующим образом: "Чтобы удовлетворять требованиям задачи, данная зона должна обладать свойством "X" (например, быть подвижной), чтобы выполнять какую-то функцию и обладать свойством "не-Х" (например, быть неподвижной)". Пример ф.п.: лобовое стекло автомобиля должно быть твердым, жестким, чтобы сопротивляться встречному потоку воздуха, и должно быть гибким, эластичным, чтобы не поранить водителя при разрушении. Такое противоречие разрешается применением триплексных стекол, когда между двумя наружными стеклами располагается внутренний мягкий слой.

-техническое: ситуация, когда улучшение одного эксплуатационного параметра системы приводит к недопустимому ухудшению другого.

-административное

Формализация

Рискованность – черта, присущая любой хорошей формализации. Формализуя, неизбежно обедняют исследуемый объект, отвлекаются от многих его черт, чтобы успешнее работать с оставшимися. При этом мы должны все время помнить о стоящей задаче. Аналогично, художник, рисуя карикатуру на человека, подчеркивает черты, соответствующие его сущности и поставленной цели. Если он забывает о сущности, увлекаясь целью, карикатура превращается в пасквиль. Формализация должна быть талантливой карикатурой на действительность, а не ее фотографией. Лишь тогда она помогает кое-что понять (Непейвода).

Деформализация

Идеализация

Абстрагирование

Неформализуемое понятие

понятие, смысл которого зависит от контекста и меняется таким образом, что противоречит любой его формализации. В жизни это такие понятия, как любовь, добро, в математике — теория множеств (как её ни формализуй, обязательно найдется необходимое для математических построений свойство, которое не выполнено).

Формализация неформализуемых понятий является одним из основных видов деятельности современной цивилизации. Только формализовав понятие, мы избавляемся от сомнений и можем локально успешно действовать. Но как только мы забываем о «локальности» любой успешной формализации, мы попадаем в глобальный тупик. Поэтому для любой, особенно для успешной, концепции необходима альтернатива. Более того, даже сложные формальные понятия (например, определения языков программирования) человек воспринимает как неформализуемые.

(http://ru.wikibooks.org/wiki/Словарик_философствующего_информатика)

Процедура либернетического оснащения

переход от систем «структура» и «функция» к системе «управление»: в операторном представлении конкретных систем выделяются подмножества свободных параметров и характеристик, которые объявляются доступными для управления структурными и/или функциональными преобразованиями этой системы (Смолянинов).

Процедура либернетического оснащения функции

когда функциональное пространство системы определено и задано, последующий переход к управлениям требует введения нового множества свободных величин (переменных управления) и операторов их преобразования (Смолянинов)

Типы неудач перехода p:(x:X → y:Y(x) / N(x,y,p)):c

· NA - объект вообще не создан или все ресурсы израсходованы;

·NB - объект создан, но не того качества;

·NC - создан объект требуемого качества, но неэффективным образом;

·ND - создан объект требуемого качества, но система ценностей и потребностей субъекта изменилась.

Формулы системного описания

Морфологическое описание: (Ob→ (x:переменные), (e:элементы),(r:связи), (s:структура):M):C; Функциональное описание: (Ob→ правила, преобразования, процесс:P):C;

Атрибутивное описание: (M, P→ Ac, Aq:A):C; Либернетическое описание: (M, P→ z: F):C; Генетическое описание: (M, P,F, C→ u: G):C’.

Элемент

некоторый объект (материальный, энергетический, информационный), обладающий рядом важных свойств и реализующий в системе определенный закон функционирования F^S, внутренняя структура которого не рассматривается.

Среда

понимается множество объектов S' вне данного элемента (системы), которые оказывают влияние на элемент (систему) и сами находятся под воздействием элемента (системы), S∩S' = .

Ресурсы

это то, что расходуется и может возобновляться при реализации (или исполнении) планов (или описаний), и то, из чего строятся сами системы:

·временной - наиболее ценный невозобновляемый ресурс (особенно для субъекта);

·пространственный - возобновляемый существенный ресурс;

·вещественный - объективный ресурс, может быть аккумулятором и расточителем энергии, носителем информации;

·энергетический - наиболее всеобъемлющий, жизненно важный, созидающий и разрушающий, объективный ресурс;

·информационный - объективно-субъективный ресурс, мысленных планов и процессов, «следов» взаимодействия, управляющий энергетическими потоками, состоянием и развитием материальной среды, ресурс с минимальным энергопотреблением;

·финансовый - наиболее противоречивый, субъективный (относительно-конвенциональный) ресурс, часто «иллюзорный», приводящий к искаженному представлению о действительности, легко перенаправляемый как на созидание (развитие, организацию), так и на разрушение (деградацию, дезорганизацию);

·интеллектуальный - организующий (управляющий), анализирующий, синтезирующий, генерирующий формы и связи взаимодействия других ресурсов, наиболее нестабильный ресурс,

уровень развития которого сильно зависит от критической массы его в заданной области пространства и времени. (Маслов)

Деятельность

это совокупность действий, направленных на достижение целей (Рубинштейн).

Либернетика

наука об управлении избыточными степенями свободы (2000)

Система вопросов

Кто (субъект), Что (объект), Какой (свойство), Где (пространство, место), Когда (время), Как (правила), Чем (инструмент), Сколько (цена, ценность), Зачем (цель), Почему(причина)?

Система вопросов конструктивного описания

Основные положения для системы природа-общество-человек

1.Думай глобально, а действуй локально с целью сохранения развития системы природа- общество-человек

2.Думай системно (выдели систему из ее окружения)

3.Думай на перспективу.

4.Думай в целом.

5.Думай естественно, выражая свои мысли на языке природы и ее фундаментальных законов.

6.Думай с позиций общества в целом.

7.Думай общечеловеческими ценностями, опирающимися на РАЗУМ – способность сохранять развитие системы в целом.

8.Думай изменениями, согласованными с устойчивым развитием в системе природа- общество-человек.

Точка зрения

проективный взгляд на изучаемый объект или явление

Мировоззрение (интуитивное и научное)

это обобщающая форма знаний о системе природа - общество - человек, выражающая отношение к окружающему миру в целом

Методология

(от метод и логия), учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности. М. в этом широком смысле образует необходимый компонент всякой деятельности, поскольку последняя становится предметом осознания. (БЭС)

Теория

это система универсальных высказываний, позволяющая объяснять сущность, предсказывать тенденции развития системы, получать, как следствие, рекомендации по проектированию технологий устойчивого развития социально-природных систем.

- интуитивная: это научная теория, изложенная на естественном языке без указания меры и измерительной процедуры.

прикладная научная: это научная теория, изложенная в терминах и понятиях с указанием меры и измерительной процедуры.

Структура прикладной научной теории:

-Язык – система терминов и понятий, отражающих сущность и закономерности развития социально-природных систем.

-Аксиоматика – исходные принципы-законы, утверждения, принятые в теории правильными.

-Правила вывода – методы (модели, алгоритмы) получения следствий-предсказаний теории, не противоречащих исходным принципам теории.

-Следствия – предсказания: выводы, полученные по правилам теории.

Жизненный цикл

любой живой системы (клетки, растения, животного, человека, государства) – рождение, рост, развитие, стагнация, деградация, смерть.

Технология

это процесс организации объектов и процессов и их преобразований с целью репродукции или создания (синтеза) нового объекта или процесса с заданным качеством и в рамках выделенных ресурсов.

Практика

(греч. praktike, от praktikós - деятельный, активный),

материальная, чувственно-предметная, целеполагающая деятельность человека, имеющая своим содержанием освоение и преобразование природных и социальных объектов и составляющая всеобщую. (БЭС)

Метафора

(греч. metaphora - перенесение)

перенесение свойств одного предмета (явления или грани бытия) на другой по принципу их сходства в каком-либо отношении или по контрасту. (Философский словарь)

Гипотеза конструктивного процесса

Логическая форма гипотезы конструктивного процесса

Управление степенями свобод

Критерии оценки систем

правила или норма, позволяющие оценить эффективность системы (см.), соответствие требуемого и достигаемого результата.

При оценке систем различают их качество и эффективность реализуемых ими процессов.

Соответственно вводят критерии качества и показатели и критерии эффективности.

Характеристика

то, что отражает некоторое свойство элемента системы.

Характеристика у_j. задается кортежем y_j = <name, {value} >, где name – имя j-й характеристики, {value} - область допустимых значений. Характеристики делятся на количественные и качественные в зависимости от типа отношений на множестве их значений.

Свойство