Файл: Обухов В.И. Человек и автоматика рассказ о больших системах.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.04.2024
Просмотров: 113
Скачиваний: 0
ют куст н ауч н ы х н ап р авл ен и й , в ы р а с та ю щ и й на
б азе |
той или |
д ругой науки. |
Н а п р и м е р , |
при |
п о |
|||||||||||||
строении |
б о л ьш и х |
систем |
и сп ользую т |
теорию |
||||||||||||||
и н ф орм ац и и , м о д ел и р о в ан и я , |
м атем ати ч еск ой |
|||||||||||||||||
статистики |
и д р у ги е науки , |
основой |
которы х в |
|||||||||||||||
основном |
я в л я е т с я |
тео р и я вероятн остей . |
З а ч а т |
|||||||||||||||
ки этой теори и известн ы давн о . В |
т р у д а х |
м н о |
||||||||||||||||
гих |
|
кр у п н ы х |
м а те м а т и к о в |
п рош л ого |
м ож н о |
|||||||||||||
най ти |
эл ем ен ты |
теори и |
вероятн остей . |
В |
этом |
|||||||||||||
отн ош ен и я |
не |
з р я |
Д ж е м с |
К л е р к М а к с в е л л |
го |
|||||||||||||
ворил, |
что |
« и сти н н ая |
л о ги к а |
н аш его |
в р е м е |
|||||||||||||
ни — это |
подсчет |
вероятн остей » . |
П осл ед н ее |
|||||||||||||||
н аи б ол ее |
я р к о п р о я в л я е тс я |
в под готовк е |
и |
р е |
||||||||||||||
ш ении |
б о л ьш и х |
систем , |
где, к а к у ж е |
известно, |
||||||||||||||
зн ач и тел ьн ое |
коли чество |
н аучн ы х |
н ап р ав л ен и й |
|||||||||||||||
п и тается о сн овам и |
теории |
вероятн остей |
и |
где |
||||||||||||||
и сп ользуется |
с а м а |
те о р и я вероятн остей . |
|
|
||||||||||||||
|
М о ж н о |
|
н а з в а т ь |
ещ е |
н есколько |
т а к и х |
осно |
|||||||||||
в о п о л а г а ю щ и х н аук . Т ак , |
к |
при м еру , |
к и б е р н е |
|||||||||||||||
т и к а |
к а к |
о б л а с т ь |
зн ан и й |
л е ж и т |
в основе |
ин |
||||||||||||
ф орм ац и и , |
|
бионики , линейного, |
д и н ам и ч еского |
|||||||||||||||
и эври сти ч еского п р о г р а м м и р о в а н и я |
и |
многих . |
||||||||||||||||
д руги х н ау ч н ы х |
н ап р ав л ен и й . Т ео р и я |
в ы ч и сл и |
||||||||||||||||
тельн ы х систем |
(в |
более |
узк о м |
см ы сле — т е о |
||||||||||||||
ри я |
вы ч и сл и тел ьн ы х м аш и н ) с в я з а н а |
с о с н о в а |
||||||||||||||||
ми |
м а те м а ти ч е ск о й |
статистики , |
теори ей |
м а с с о |
||||||||||||||
вого |
о б с л у ж и в а н и я , а |
ее |
п он яти я |
н еобходи м ы |
||||||||||||||
ещ е д л я р я д а |
наук . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
С и стем о тех н и к а |
— |
это т а к о е |
н ауч н ое |
н а |
||||||||||||||
п равлен и е , |
кото р о е |
стави т |
своей ц ел ью |
в ы р а |
||||||||||||||
б отать |
на |
основе |
эл ем ен тов |
н ауки при нци пы и |
||||||||||||||
м етоды |
р а с ч ета и п р о ек ти р о в ан и я |
б ольш и х |
си |
|||||||||||||||
стем. |
П р а в д а , |
это п ок а |
ещ е н ед остаточн о с ф о р |
|||||||||||||||
м и р о в а в ш а я с я |
теори я . |
Т ол ько сей час н ач и н аю т |
||||||||||||||||
в ы р и с о в ы в а т ь с я |
н ек оторы е |
п о к а за те л и |
боль- |
95
ш их |
систем |
в |
виде |
сл о ж н о сти |
и и ер ар х и ч н о |
|||||||||||||
сти. |
Н о |
полного п он и м ан и я |
стр у кту р |
б ольш и х |
||||||||||||||
систем , зако н о м ер н о стей |
вн утрен н и х |
связей |
||||||||||||||||
ещ е нет. О д н ак о н ад о |
о тм ети ть, |
что п а р а л л е л ь |
||||||||||||||||
но |
с р азви ти ем |
си стем отехн и ки |
р а зв и в а е т с я и |
|||||||||||||||
тот |
|
к о м п л ек с н аук , |
|
которы й |
п и тает |
си стем о |
||||||||||||
техн и ку , |
а |
п оск ольку си стем отехн и ка |
берет |
|||||||||||||||
все |
|
сам о е |
|
сущ ествен н ое |
и зн ач и тел ьн о е |
в этих |
||||||||||||
н ау к ах , |
то |
в |
р азв и ти и си стем отехн и ки |
о ж и д а |
||||||||||||||
ется |
в |
б л и ж ай ш и е |
годы |
п одъем . |
|
|
|
|
||||||||||
|
С и стем отехн и ка |
|
и сп о л ьзу ет |
т а к и е |
н ауки , |
|||||||||||||
к а к |
|
тео р и я вы чи сл и тел ьн ы х систем , |
тео р и я игр, |
|||||||||||||||
тео р и я м о д ел и р о ван и я , |
тео р и я |
|
и н ф орм ац и и , |
|||||||||||||||
теори я вероятн остей , |
|
м ате м а т и ч е ск а я |
стат и с т и |
|||||||||||||||
ка , |
тео р и я очередей |
или |
тео р и я |
м ассового о б |
||||||||||||||
с л у ж и в а н и я , |
и н ж е н е р н а я |
п си хологи я, |
б и он и ка, |
|||||||||||||||
л и н ей н ое |
|
п р о гр ам м и р о в ан и е , |
д и н ам и ч еское |
|||||||||||||||
п р о гр ам м и р о ван и е , |
эвр и сти ч еско е |
|
п р о гр а м м и |
|||||||||||||||
р о ван и е , |
м а те м а т и ч е ск а я |
л о ги к а , |
теори я а в т о |
|||||||||||||||
м ати ч еск о го |
р е гу л и р о в ан и я , |
тео р и я |
эл ем ен тов |
|||||||||||||||
ав то м ати к и , |
тео р и я стр у кту р |
и |
м ного |
д руги х |
||||||||||||||
н ау ч н ы х н ап р авл ен и й . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
О чен ь |
часто |
од н а |
|
н а у к а |
за в и с и т |
от |
д ругой . |
||||||||||
Т ак , н ап р и м ер , |
а за р т н ы е |
игры , б р о сан и е костей |
||||||||||||||||
и д р у ги е |
сы гр ал и |
н ем ал у ю |
|
рол ь |
в |
ф о р м и р о |
||||||||||||
ван и и теори и вероятн остей , |
в свою очеред ь р а з |
|||||||||||||||||
ви ти е теори и |
вер оятн остей |
о к а за л о |
зн а ч и т е л ь |
|||||||||||||||
ное |
|
вл и ян и е |
на |
ф о р м и р о в ан и е |
теори и |
игр. То |
||||||||||||
ж е |
сам о е |
м ож н о с к а за т ь |
о |
лю бой |
д ругой у п о |
|||||||||||||
м ян утой |
науке. |
Т ак , |
|
к и б ер н ети к а |
при |
своем |
||||||||||||
возн и кн овен и и |
и м ел а |
о гр ан и ч ен н ы й |
и д ал е к о |
|||||||||||||||
не |
р азви ты й |
круг |
воп росов , |
к а ж д ы й |
из к о т о |
|||||||||||||
ры х |
сегодн я |
п р е д с т а в л я е т сам о сто ятел ь н у ю |
||||||||||||||||
н ауку . Э ти |
н ауки , св я за н н ы е |
м еж д у |
собой е д и |
|||||||||||||||
ной |
|
идеей , |
о к а зы в а ю т |
в л и ян и е д р у г на д р у га , и |
96
поэтом у проц есс их р азв и ти я |
идет ещ е бы стрее. |
|||||||||||||
Н ап р и м ер , |
тео р и я |
и н ф орм ац и и |
в |
прош лом — |
||||||||||
один |
из |
р а зд ел о в ки берн ети ки , |
а |
в |
н асто ящ ее |
|||||||||
вр ем я — это |
р а зв е т в л е н н а я |
н аук а . |
|
|
||||||||||
|
У ж е |
о тм еч ал ось , что |
в теори и |
б ольш и х |
си |
|||||||||
стем |
и сп ользую тся |
ли ш ь |
отдел ьн ы е |
р азд ел ы и |
||||||||||
п он яти я п еречи слен н ы х |
н аук . О дни |
н ауки |
ис |
|||||||||||
п ол ьзую тся |
в |
б ольш ей |
степени, |
други е — в |
||||||||||
м еньш ей. |
В |
отд ел ьн ы х с л у ч ая х |
не |
н уж н о |
д о |
|||||||||
полн и тельн ы х |
пояснен ий |
по поводу |
п р и м ен е |
|||||||||||
ния |
|
в б ольш и х |
си стем ах |
пон ятий |
и полож ен и й |
|||||||||
той |
или |
д ругой н ауки . Т ак , |
соверш ен н о п о н ят |
|||||||||||
но |
п ри м ен ение |
в п роек ти рован и и |
б ольш и х |
си |
||||||||||
стем |
теори и и н ф орм ац и и , |
к о т о р а я |
п р и зв ан а |
|||||||||||
об есп ечи вать |
|
с в я зь |
|
элем ен тов , |
|
б локов , |
у с т |
|||||||
ройств без |
и с к а ж е н и я и пом ех. П о н я тн а т а к ж е |
|||||||||||||
теори я вы чи сл и тел ьн ы х |
м аш и н |
и |
систем , |
о б е |
||||||||||
сп еч и ваю щ ая |
|
п е р ер аб о тк у |
и н ф орм ац и и |
с |
||||||||||
целью у п р ав л ен и я больш ой |
систем ой , п р и м ен е |
|||||||||||||
ние некоторы х д р у ги х н аук , |
содей ствую щ и х т о |
|||||||||||||
му или |
ином у |
реш ен ию воп роса. |
Н о к а к о в а ж е |
|||||||||||
р ел ь |
в |
теори и |
б ольш и х |
систем |
теори и оч ер е |
|||||||||
дей , |
и н ж ен ерн ой пси хологи и , теории |
игр, л о ги |
||||||||||||
ки |
систем |
и д р у ги х ? |
П о п ы таем ся |
р аск р ы ть со |
||||||||||
д е р ж а н и е |
н ек о то р ы х |
новы х |
н ауч н ы х |
н а п р а в л е |
||||||||||
ний, и сп ользуем ы х |
в |
теории и |
п р ак ти к е п ост |
|||||||||||
роени я |
б ольш и х систем . |
|
|
|
|
|
|
7. В. И. Обухов
Для чего нужна теория очередей?
|
|
|
ри |
тако й |
п о стан о вк е |
|
воп роса |
||||||
|
|
|
н а п р аш и в а е т с я |
ответ, |
|
что |
в о |
||||||
|
|
|
общ е л ю д ям не н уж н ы |
очереди , |
|||||||||
|
|
|
а сл ед о в ател ь н о , |
и |
их |
|
теории . |
||||||
|
|
|
О д н ак о |
х о тят |
этого лю ди |
или |
|||||||
нет, р а зв и в а ю щ а я с я |
сл о ж н о сть |
п о р о ж д а е т |
на |
||||||||||
оп р ед ел ен н ы х э т а п а х |
ж и зн и |
и |
д еятел ьн ости |
||||||||||
ч ел овек а трудн ости , |
которы е |
и |
несут |
очереди . |
|||||||||
В лю б ом |
круп ном |
город е к а ж д о м у |
хорош о |
и з |
|||||||||
вестно, что м а л е й ш а я |
з а д е р ж к а тр а н с п о р та |
п о |
|||||||||||
р о ж д а е т |
очереди . |
В |
о тд ел ьн ы х |
с л у ч ая х |
п о |
||||||||
сл ед н ее п р и о б р етает |
у гр о ж а ю щ и е |
разм ер ы . |
|||||||||||
В сего |
н есколько л ет |
н а за д |
в |
Н ь ю -Й о р к е в |
р е |
||||||||
зу л ь т а те |
сн его п ад а |
бы л п а р а л и зо в а н |
л е г к о |
||||||||||
вой автом об и л ьн ы й тр ан сп о р т . |
П о сл е |
р а б о ч е |
|||||||||||
го д н я |
у |
стан ц и й |
м етро |
и |
н а |
о с тан о в к а х а в т о |
|||||||
бусов |
почти |
м гновенно |
о б р а зо в а л и с ь |
|
очереди |
||||||||
в н еск о льк о |
ты сяч |
ч еловек . В |
то т |
ден ь |
м ногие |
не п оп али дом ой , ночуя на л естн и чн ы х кл етк ах .
П ри м ер о в |
п одобн ого ти п а |
д л я |
б |
ольш и х го р о |
|
дов п о я в л я е тс я с к а ж д ы м |
годом |
все |
б ольш е, |
||
и п оэтом у |
тр ан сп о р т , ср ед ств а |
связи , |
эн ер гети |
ка, к а н а л и за ц и я , в о д о сн аб ж ен и е и сн аб ж ен и е
н асел ен и я |
п р о д у ктам и , |
т о в а р а м и |
н ах о д и тся |
||||||
в сегд а под |
серьезн ы м |
|
к о н тр о л ем , |
б езу к о р и з |
|||||
ненность которого |
и |
со зд ае т |
т а к о й |
р а зм е р е н |
|||||
ны й |
ритм |
ж и зн и , и склю чаю щ и й |
неп ри ятн ы е |
||||||
всем |
п о сл ед стви я в |
ви д е |
очередей . |
|
|
||||
Т аки м о б р азо м , |
п ри м ером |
м ассо вы х |
о п е р а |
||||||
ций, |
кр о м е |
тр ан сп о р та , |
м о ж ет |
с л у ж и ть |
о б сл у |
||||
ж и в а н и е п ок уп ателей |
в |
м а га зи н е , р а б о та |
а в т о |
||||||
м ати ческ и х |
телеф он н ы х |
стан ц и й , |
где, к а к |
98
известно , |
та |
ж е |
|
п р о б л ем а |
о б сл у ж и в ан и я |
а б о |
||||||||||||
нентов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Е стествен н о , |
что |
|
очереди |
в |
л ю б ом |
|
случае |
|||||||||||
нетерпим ы д л я |
н аш ей эпохи, |
д л я н аш его |
|
ц и ви |
||||||||||||||
л и зо ван н о го |
м и р а , |
и |
п оэтом у |
изучен и е |
|
с т ат и |
||||||||||||
стических зако н о м ер н о стей |
в м ассовы х |
о п е р а |
||||||||||||||||
ци ях |
п р и вел о |
к |
м атем ати ч еск ой |
теори и , |
к о то |
|||||||||||||
р ая |
п о л у ч и л а |
|
н есколько |
н азван и й . В |
|
одном |
||||||||||||
сл у ч ае |
ее н а зы в а ю т |
теорией |
очеред ей , |
в д р у |
||||||||||||||
гом — теори ей |
|
гр у п п о о б р азо в ан и й , но |
больш е |
|||||||||||||||
всего эта |
м ате м а т и ч е ск а я теори я |
и звестн а |
к ак |
|||||||||||||||
теори я |
м ассового о б сл у ж и в ан и я . |
И м ен н о |
под |
|||||||||||||||
этим |
н азв ан и ем |
|
она |
и и звестн а |
в наш ей |
тех н и |
||||||||||||
ческой |
л и т е р а ту р е . |
Ч то |
к асается |
н а зв а н и я |
п а |
|||||||||||||
р а г р а ф а , |
то он |
вы б р ан д л я |
того, чтобы |
п о д ч ер |
||||||||||||||
кнуть |
сущ н ость |
п роб лем ы . |
В д ал ьн ей ш ем |
|
при |
|||||||||||||
и злож ен и и этой |
теории , отн осящ ей ся к одной из |
|||||||||||||||||
сторон |
б ольш и х |
систем , |
будет |
и сп о л ьзо ваться |
||||||||||||||
терм ин — тео р и я |
м ассового |
о б сл у ж и в ан и я . |
|
|||||||||||||||
П р е ж д е |
всего |
сл ед ует отм ети ть с в я зь |
б о л ь |
|||||||||||||||
ш их |
систем |
с |
|
теори ей |
м ассового |
о б с л у ж и в а |
||||||||||||
ния, |
осн овн ы е |
п о л о ж ен и я |
ji х ар ак тер и сти к и |
|||||||||||||||
этой теори и , |
а т а к ж е то, |
н аск о л ьк о теори я |
м а с |
|||||||||||||||
сового |
о б сл у ж и в а н и я |
п ом огает |
ф орм и р о ван и ю |
|||||||||||||||
и ф у н кц и он и рован и ю |
б ольш и х |
систем . |
|
|
|
|
||||||||||||
К ак у ж е о тм еч ал ось , |
больш и е систем ы |
и м е |
||||||||||||||||
ют х ар а к т е р и с т и к у |
в |
виде |
слож н ости . |
|
|
|
|
|||||||||||
С другой |
стороны , теори я |
м ассового |
о б сл у |
|||||||||||||||
ж и в ан и я |
стр ем и тся устан ови ть закон ом ерн ости |
|||||||||||||||||
м ассовы х , т. |
е. м н ож ествен н ы х , |
оп ерац и й |
и, |
т а |
||||||||||||||
ким |
О бразом , |
этим |
об стоятел ьством он а |
|
неп о |
|||||||||||||
средствен н о |
с в я за н а |
с п р о ек ти р о ван и ем |
|
б о л ь |
||||||||||||||
ш их систем . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Е сли |
п р ед став и ть |
себе |
больш ую |
систем у |
||||||||||||||
тр ан сп о р тн о го |
в и д а , |
то |
т а к а я |
си стем а |
|
им еет |
99