Файл: Ю. Ю. Громов, В. Е. Дидрих, О. Г. Иванова, В. Г. Однолько теория информационных.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.02.2024
Просмотров: 143
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
80
гнозирования. В. М. Глушковым, например, был предложен и в на- стоящее время широко используется термин «прогнозный граф». При использовании этого понятия появляется возможность более точно определить понятие дерева как связного ориентированного графа, не содержащего петель, каждая пара вершин которого соединяется един- ственной цепью.
Морфологические методы. Основная идея морфологических ме- тодов – систематически находить все «мыслимые» варианты решения проблемы или реализации системы путём комбинирования выделен- ных элементов или их признаков. Идеи морфологического образа мышления восходят к Аристотелю, Платону, к известной средневеко- вой модели механизации мышления Р. Луллия. В систематизирован- ном виде морфологический подход был разработан и применён впер- вые швейцарским астрономом Ф. Цвикки и долгое время был известен как метод Цвикки.
Цвикки предложил три метода морфологического исследования.
Первый метод – метод систематического покрытия поля (МСПП), основанный на выделении так называемых опорных пунктов знания в любой исследуемой области и использовании для заполнения поля некоторых сформулированных принципов мышления. Второй – метод отрицания и конструирования (МОК), базирующийся на идее Цвикки, заключающейся в том, что на пути конструктивного прогресса стоят догмы и компромиссные ограничения, которые есть смысл отрицать, и, следовательно, сформулировав некоторые предложения, полезно заменить их затем на противоположные и использовать при проведе- нии анализа.
Третий – метод морфологического ящика (ММЯ), нашедший наи- более широкое распространение. Идея ММЯ состоит в определении всех «мыслимых» параметров, от которых может зависеть решение проблемы, и представлении их в виде матриц-строк, а затем в опреде- лении в этом морфологическом ящике (матрице) всех возможных со- четаний параметров по одному из каждой строки. Полученные таким образом варианты могут затем подвергаться оценке и анализу с целью выбора наилучшего. Морфологический ящик может быть не только двумерным. Например, А. Холл использовал для исследования струк- туры систем трехмерный ящик.
Морфологические ящики Цвикки нашли широкое применение для анализа и разработки прогноза в технике. Для организационных же систем, систем управления такой ящик, который, по-видимому, был бы многомерным, практически невозможно построить. Поэтому, ис- пользуя идею морфологического подхода для моделирования органи- зационных систем, разрабатывают языки моделирования или языки
81
проектирования, которые применяют для порождения возможных си- туаций в системе, возможных вариантов решения и часто – как вспо- могательное средство формирования нижних уровней иерархической структуры как при моделировании структуры целей, так и при моде- лировании организационных структур. Примерами таких языков слу- жат: системно-структурные языки (язык функций и видов структуры, номинально-структурный язык), язык ситуационного управления, язы- ки структурно-лингвистического моделирования.
3.2. МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ И СИСТЕМ НА ОСНОВЕ
ДЕКОМПОЗИЦИИ И АГРЕГИРОВАНИЯ
Основной операцией анализа является разделение целого на час- ти. Задача распадается на подзадачи, системы – на подсистемы, цели – на подцели и т.д. При необходимости этот процесс повторяется, что приводит к иерархическим древовидным структурам. Обычно объект анализа сложен, слабо структурирован, плохо формализован, поэтому операцию декомпозиции выполняет эксперт. Если поручить анализ одного и того же объекта разным экспертам, то полученные древовид- ные списки будут различаться. Качество построенных экспертами де- ревьев зависит как от их компетентности в данной области знаний, так и от применяемой методики декомпозиции.
Обычно эксперт легко разделяет целое на части, но испытывает затруднения, если требуется доказательство полноты и безизбыточно- сти предлагаемого набора частей. Стремясь перейти от чисто эвристи- ческого, интуитивного подхода к алгоритмическому выполнению де- композиции, эксперт разделяет целое, основываясь на модели рассмат- риваемой системы.
Операция декомпозиции представляется как сопоставление объ- екта анализа с некоторой моделью, как выделение в нём того, что со- ответствует элементам взятой модели. Поэтому на вопрос, сколько частей должно получиться в результате декомпозиции, можно дать следующий ответ: столько, сколько элементов содержит модель, взя- тая в качестве основания. Вопрос о полноте декомпозиции – это во- прос завершённости модели.
Установив, что декомпозиция осуществляется с помощью неко- торой модели, сквозь которую мы как бы рассматриваем расчленяемое целое, далее следует ответить на естественно возникающие вопросы:
1) модели какой системы следует брать в качестве оснований декомпо- зиций? 2) какие именно модели надо брать?
Всякий анализ проводится для определения того, какую систему следует рассматривать. Система, с которой связан объект анализа, и
82
система, по моделям которой проводится декомпозиция, не обязатель- но совпадают, и хотя они имеют определённое отношение друг к дру- гу, это отношение может быть любым: одна из них может быть под- системой или надсистемой для другой, они могут быть и разными, но как-то связанными системами.
Отметим также, что иногда в качестве оснований декомпозиции по- лезно не только перебирать разные модели целевой системы, но и брать сначала модели надсистемы, затем самой системы и, наконец, подсистем.
Однако чаще всего в практике системного анализа в качестве объекта декомпозиции берётся нечто, относящееся к проблемосодер- жащей системе и к исследуемой проблеме, а в качестве оснований де- композиции берутся модели проблеморазрешающей системы.
Перейдём теперь к рассмотрению вопроса о том, какие модели брать за основания декомпозиции. Прежде всего, напомним, что при всём практически необозримом многообразии моделей формальных типов моделей немного: это модели «черного ящика», состава, струк- туры, конструкции (структурной схемы) – каждая в статическом или динамическом варианте. Это позволяет организовать нужный перебор типов моделей, полный или сокращённый, в зависимости от необхо- димости.
Связь между формальной и содержательной моделями. Основа- нием для декомпозиции может служить только конкретная, содержа- тельная модель рассматриваемой системы. Выбор формальной модели лишь подсказывает, какого типа должна быть модель-основание; её следует наполнить содержанием, чтобы она стала основанием для де- композиции.
Полнота декомпозиции обеспечивается полнотой модели- основания, а это означает, что следует позаботиться о полноте фор- мальной модели. Благодаря формальности, абстрактности такой моде- ли часто удаётся добиться её абсолютной полноты.
Пример 3.1. Формальный перечень типов ресурсов состоит из энергии, материи, времени, информации (для социальных систем добав- ляются кадры и финансы). При анализе ресурсного обеспечения любой конкретной системы этот перечень не даёт пропустить что-то важное.
Пример 3.2. Если в качестве модели жизненного цикла принять формулировку «всё имеет начало, середину и конец», то такая модель является формально полной. Конечно, эта модель настолько общая, что оказывается мало полезной во многих конкретных случаях. Так, при рассмотрении жизненного цикла проблем приходится использо- вать более детальные модели.
Итак, полнота формальной модели должна быть предметом осо- бого внимания. Поэтому одна из важных задач информационного
1 ... 6 7 8 9 10 11 12 13 ... 20
83
обеспечения системного анализа и состоит в накоплении наборов пол- ных формальных моделей. Полнота формальной модели является не- обходимым, но не достаточным условием для полноты декомпозиции.
В конечном счёте, всё зависит от полноты содержательной модели, ко- торая строится «по образу» формальной модели, но не тождественна ей.
Алгоритмизация процесса декомпозиции. Мы рассмотрели неко- торые аспекты того, каким образом эксперт осуществляет единичный акт разложения целого на части. Теперь можно дать дальнейшие реко- мендации по осуществлению всего многоступенчатого процесса де- композиции, от начальной декомпозиции первого уровня до последне- го уровня, завершающего данный этап анализа.
Компромиссы между полнотой и простотой. Начнём с обсужде- ния требований к древовидной структуре, которая получится как итог работы по всему алгоритму. С количественной стороны эти требова- ния сводятся к двум противоречивым принципам: полноты (проблема должна быть рассмотрена максимально всесторонне и подробно) и
простоты (все дерево должно быть максимально компактным –
«вширь» и «вглубь»). Эти принципы относятся к количественным ха- рактеристикам (размерам) дерева. Компромиссы между ними вытека- ют из качественного требования – главной цели: свести сложный объ- ект анализа к конечной совокупности простых подобъектов либо (если это не удаётся) выяснить конкретную причину неустранимой сложности.
Принцип простоты требует сокращать размеры дерева. Мы уже знаем, что размеры «вширь» определяются числом элементов модели, служащей основанием декомпозиции. Поэтому принцип простоты вы- нуждает брать как можно более компактные модели-основания. На- оборот, принцип полноты заставляет брать как можно более развитые, подробные модели. Компромисс достигается с помощью понятия су-
щественности: в модель-основание включаются только компоненты, существенные по отношению к цели анализа (релевантные). Как ви- дим, это понятие неформальное, поэтому решение вопроса о том, что же является в данной модели существенным, а что – нет, возлагается на эксперта. Чтобы облегчить работу эксперта, в алгоритме должны быть предусмотрены возможности внесения поправок и дополнений в модель-основание. Одна из таких возможностей заключается в допол- нении элементов