Плохо структурируемые и формализуемые системы реферат
Обновлено: 02.07.2024
С точки зрения морфологического описания , система может быть:
- гетерогенной системой - содержащей элементы разного типа, происхождения (подсистемы, не детализируемые на элементы с точки зрения выбранного подхода морфологического описания );
- гомогенной системой - т.е. содержать элементы только одного типа, происхождения;
- смешанной системой - с гетерогенными и гомогенными подсистемами.
Морфологическое описание системы зависит от учитываемых связей, их глубины (связи между главными подсистемами, между второстепенными подсистемами, между элементами), структуры (линейная, иерархическая, сетевая, матричная, смешанная), типа (прямая связь , обратная связь ), характера (позитивная, негативная).
Пример. Морфологическое описание автомата для производства некоторого изделия может включать геометрическое определение изделия, программу (задание последовательности действий по обработке заготовки), изложение операционной обстановки ( маршрут обработки, ограничения действий и др.). Описание зависит от типа, глубины связей, структуры изделия и др.
Основные признаки системы :
- целостность, связность или относительная независимость от среды и систем (наиболее существенная количественная характеристика системы). С исчезновением связности исчезает и система, хотя элементы системы и даже некоторые отношения между ними могут быть сохранены;
- наличие подсистем и связей между ними или наличие структуры системы (наиболее существенная качественная характеристика системы). С исчезновением подсистем или связей между ними может исчезнуть и сама система;
- возможность обособления или абстрагирования от окружающей среды, т.е. относительная обособленность от тех факторов среды, которые в достаточной мере не влияют на достижение цели;
- связи с окружающей средой по обмену ресурсами;
- подчиненность всей организации системы некоторой цели (как это, впрочем, следует из определения системы );
- эмерджентность или несводимость свойств системы к свойствам элементов.
Целое всегда есть система, а целостность всегда присуща системе, проявляясь в системе в виде симметрии, повторяемости (цикличности), адаптируемости и саморегуляции, наличии и сохранении инвариантов.
"В организованной системе каждая часть или сторона дополняет собой другие и в этом смысле нужна для них как орган целого, имеющий особое значение " (Богданов А.А.).
При системном анализе объектов, процессов, явлений необходимо пройти (в указанном порядке) следующие этапы системного анализа:
При компьютерном моделировании плохо формализуемых и плохо структурируемых экологических систем необходимо придерживаться следующих простых важных принципов:
прогресс прикладной экологии невозможен без компьютерного моделирования;
классические модели экосистем справедливы и возможны при достаточно общих теоретических гипотезах и чаще можно ограничиться простыми моделями - для отработки эффективных технологий моделирования;
необходимо использовать как классические модели, так и неклассические, позволяющие, например, учесть пространственную структуру экосистемы, структуру её подсистем, опыт и интуицию и др.;
необходимо исходить из общедоступной входной информации, так как часто невозможен (дорог) соответствующий экологический мониторинг;
интерфейсно - ориентированное обеспечение этих моделей должно быть дружественно для пользователя - непрофессионала, например, эколога предприятия;
необходимо учитывать структурную активность и сложность экосистемы, внутрисистемную синергетическую способность экосистемы к саморегулированию, к противостоянию возмущениям среды с целью поиска эффективных обратных связей;
модели должны развивать экологическую, математическую, информационную, технологическую культуру пользователей.
С указанных позиций рассмотрим следующие компьютерные модели экосистем.
Модель (имитационная процедура) оценки загрязнения среды на основе оптимистической, реалистической и пессимистической оценок загрязнения среды и получения априорных оценок загрязнения. Работу этой процедуры продемонстрируем на примере. Рассмотрим экосистему, в которой загрязняющими факторами являются 11 загрязнителей: сероводород, аммиак, двуокись углерода, двуокись азота, серная кислота, ацетон, двуокись серы, стирол, фтористый водород, окись углерода и этилацетат. Производится регрессионный и корреляционный анализ воздействия каждого загрязнителя в отдельности и затем отыскивается нелинейная регрессионная связь по найденной системе базовых функций с использованием той или иной гипотезы распределения загрязнителей. По имитационной процедуре моделирования для слабо загрязняемых участков среды, например, вдали от источника загрязнения, получена оценка влияния концентрации загрязнителей на человека:
Получены априорные оценки загрязнения: М=0.572, =0.016.
Модель качественной и когнитивной оценки экологических воздействий, особенно, более существенных и определения, например, связей воздействий человека и вектора состояния экосистемы. Разработана модель позволяющая строить экспертные системы прикладной экологии. Приведем сценарий диалога с такой экспертной системой на основе нечёткой логики и нечётких множеств.
Экспертная система (04.06.96-Вторник, 11:23:37)
1. Контроль над эрозией: 0.6 2. Сооружения для отдыха: 0.1
3. Ирригация: 0.9 4. Сжигание отходов: 1.0
5. Строительство мостов и дорог: 0.6 6. Искусственные каналы: 0.5
Плотины: 0.3 8. Туннели и подземные сооружения: 0.9
9. Взрывные и буровые работы: 0.45667 10. Открытая разработка: 0.567
11. Вырубка лесов: 0.345 12. Коммерческая охота и рыбная ловля: 0.234
13. Растениеводство: 0.678 14. Разведение и выпас скота: 0.648
15. Химическая промышленность: 0.2456 16. Лесопосадки: 0.54846
17. Удобрения: 0.6 18. Разведение диких животных: IGNORE
Автомобильное движение: 0.6 20. Трубопроводы: 0.0
21. Хранилища отходов: 0.0 22. Использование ядохимикатов: 0.2
Выходные данные (принятие решения - оценка ситуации):
1. Почва: 0.55177 2. Поверхностные воды: 0.52969
3. Состав вод: 0.62299 4. Состав воздуха: 0.61298
5. Температура воздуха: 0.48449 6. Эрозия: 0.59051
7. Деревья и кустарники: 0.54160 8. Травы: 0.59051
9. Сельхозкультуры: 0.51698 10. Микрофлора: 0.48702
11. Животные суши: 0.59804 12. Рыбы и моллюски: 0.51525
13. Насекомые: 0.56000 14. Заболачивание: 0.50000
15. Курорты на суше: 0.52729 16. Парки и заповедники: 0.54668
17. Здоровье: 0.62870 18. Занятость людей: 0.51196
19. Плотность населения: 0.55539 20. Соленость воды: 0.48750
Модель учитывающая поточечную структуру экологической среды, учитывающая сложность структуры среды, её неоднородность, например, фрактальность среды с загрязнителем (действие загрязнителя во фрактальном поле).
4. Модель распространения загрязнения в среде при наличии случайно распределённых загрязнителей, например, гипотетического загрязнения и очистки территории на карте КБР.
Модель динамики земельных ресурсов, например, выбиваемых из разряда плодородных. Моделируется гипотетическая экосистема с эффектом опустынивания земель.
Рассмотрены и другие компьютерные модели. Разработан компьютерный Интернет - учебник по моделированию и системному анализу.
Список литературы
Казиев В.М. Математические и компьютерные модели экологических систем. Тезисы докладов региональной научной конференции “Современные проблемы экологии”, часть 2, Краснодар-Анапа, 1996, с.87.
Казиев В.М. Экологические задачи - использование в обучении информатике. Там же.
Казиев В.М. О некоторых математических и компьютерных моделях загрязнения среды. Тезисы докладов Международной конференции “Нелокальные краевые задачи и родственные проблемы математической биологии, информатики и физики”, Нальчик,1996.
Казиев В.М. Математические и компьютерные имитационные модели экосистем. Известия КБНЦ, N1, 1998.
Волгоград, 2012 г.
1) Каковы подсистемы системы "ВУЗ"? Какие связи между ними существуют? Описать их внешнюю и внутреннюю среду, структуру. Классифицировать (с пояснениями) подсистемы. Описать вход, выход, цель, связи указанной системы и ееподсистем. Нарисовать топологию системы.
Внешняя среда: система финансирования, трудовых ресурсов, абитуриентов.
Внутренняя среда: характеристики учебного процесса
Цель: подготовка дипломированныхспециалистов.
2) Привести пример некоторой системы, указать ее связи с окружающей средой, входные и выходные параметры, возможные состояния системы, подсистемы. Пояснить на этом примере (т.е. на примере одной из задач), возникающих в данной системе конкретный смысл понятий "решить задачу" и "решение задачи". Поставить одну проблему для этой системы.
Состояния системы:
Нет заказов → нет готовой одежды
Есть заказы, нет материалов → нет готовой одежды
Есть заказы, есть материалы → есть готовая одежда
Подсистемы: бухгалтерия, модельеры, раскройщики, швеи.
Задача: выполнить заказ.
Решить задачу: распределить персоналу работу, составить эскиз, приобрести материалы, сделатьвыкройку, сшить.
Решение задачи – обеспечение ателье необходимыми материалами, выкройками и персоналом.
Проблема – Нехватка квалифицированного персонала:
1) Дать объявление в СМИ и в службе занятости;
2) Организовать конкурсный отбор;
3) Разработать график работы персонала.
3)Привести морфологическое, информационное и функцииональное опиисания одной-двух систем. Являются лиэти системы плохо структурируемыми, плохо формализуемыми системами?Как можно улучшить их структурированность и формализуемость?
Морфологическое (структурное или топологическое) описание системы - это описание строения или структуры системы или описание совокупности А элементов этой системы и необходимого для достижения цели набора отношений R между этими элементами системы.
Например, необходимопредложить новую эффективную конструкцию устройства для транспортирования по снегу — снегохода.
Точное определение класса изучаемых систем (устройств) позволяет раскрыть основные характеристики или параметры, облегчающие поиск новых решений. Применительно к снегоходу как транспортному средству морфологическими признаками могут быть функциональные узлы снегохода: А — двигатель, Б — движитель, В — опоракабины, Г — управление, Д — обеспечение заднего хода и т. п.
Каждая характеристика (параметр) обладает определённым числом различных независимых свойств. Так, двигатели: А1 — внутреннего сгорания, А2 — газовая турбина, А3 — электродвигатель, А4 — реактивный двигатель т.д.;
движители: Б1 — воздушный винт, Б2 — гусеницы, Б3 — лыжи, Б4 — снегомёт, Б5 — шнеки и.
Систему относят к хорошо структурированной, если для решения поставленной задачи определены все ее компоненты, а связи между ними достаточно точно описаны. Примером хорошо организованной системы может явиться любой компьютер.
Хорошо структурированные системы обычно допускают описание в виде математических выражений, связывающих цель с характеристиками компонентов системы и используемыми средствами. В описании хорошо структурированных систем используются исключительно количественные параметры, и решение задач осуществляется, преимущественно, с помощью аналитических методов. Так при исследовании именно таких систем с успехом используются методы математического программирования.
Плохо структурированные системы характеризуются неполной информацией об их составе и структуре, а в их описании используются, в основном, качественные параметры. Наиболее яркими примером плохо структурированных систем являются социальные системы. Для описания и управления такого рода системами обычно используют лишь качественные методы и неформальные процедуры.
На практике часто вводят в рассмотрение и так называемые слабо структурированные системы, которые занимают промежуточное положение между хорошо и плохо структурированными системами: состав их элементов и отношений известен не полностью, а также используются качественные характеристики. Для исследования таких систем используется системный анализ, преследующий цель улучшить недостаточную структурированность рассматриваемой системы. Тем самым ставится и решается задача введения дополнительных сведений о системе, тем самым превращая ее в хорошо структурированную.
В последнее время в отдельный класс выделяют самоорганизующиеся (самоприспосабливающиеся) системы– системысамостоятельно (без внешнего управляющего воздействия) способные к развитию.Эти системы, как правило, обладают не только признаками стохастического поведения, нестационарностью отдельных параметров и процессов. К этому добавляются и такие признаки, как непредсказуемость поведения, способность адаптироваться к изменяющимся условиям среды, изменять структуру при взаимодействии системы со средой, сохраняя при этом свойства целостности; способность формировать возможные варианты поведения и выбирать из них в некотором смысле наилучший и др.
Если описание систем как плохо структурированных предполагает недостаток знания об их структурах, то в самоорганизующихся системах предполагается наличие, вообще говоря, неизвестных (непонятных) механизмов изменения их структур. Иногда по виду этих механизмов самоорганизующиеся системы разбивают на подклассы, выделяя адаптивные или самоприспосабливающиеся системы, самовосстанавливающиеся, самовоспроизводящиеся и другие подклассы, соответствующие различным свойствам развивающихся систем. Примеры: биологические системы, коллективное поведение людей, организация управления на уровне предприятия, отрасли, государства в целом, т.е. в тех системах, где обычно присутствует человеческий фактор. При применении отображения системы в виде самоорганизующейся системы задачи определения целей и выбора средств, как правило, разделяются.
Читайте также: