Главная
страница 1
скачать файл
ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ.

Конспект лекций (записано КОЛОСОВ Е.В., ПИ-061, в 2006 году)
"Тектология или всеобщая системная наука" - автор БОГДАНОВ Александр Александрович. Основная концепция тектологии - попытка рассмотреть мир с позиции организованности и неорганизованности. "Комплекс" - такая система, которая обладает характеристиками большими, чем сумма составляющих элементов (организованный), меньшими (неорганизованный) или равными (нейтральный). В 1937 году он был репрессирован и погиб.
Основателем Общей Теории Систем считают Берталанфи, в середине 80 появились Труды.

Один из пунктов - развитие кибернетики. В 1947 году был опубликован труд Норберта Винера, "Кибернетика, или управление и связь в животном и машине" (от "Кибернос" - Кормчий (греч.))


Кибернетика - наука о вопросах оптимального управления сложными системами.

Впервые термин "Кибернетика" был употреблен Ампером в 1843 году. Наши ученые вложили лепту, но кибернетика была под запретом до 1960х годов.


Определение Берга: Кибернетика - это наука о системах, воспринимающих, хранящих, перерабатывающих и использующих информацию.
Определение Колмогорова: Кибернетика - это наука о системах, воспринимающих, хранящих, перерабатывающих и использующих информацию.
С Теорией Систем связаны современные представления. И. Пригожин: Синергетика - часть ТС (хаос, циклическое развитие, фракталы, бифуркация)
Определение Берталанфи: Общая Теория Систем - фундаментальная наука, охватывающая всю совокупность проблем, связанных с исследованием систем.
Общая теория систем базируется на:

Теоретическая часть: Практическая часть

- Кибернетика - Системотехника

- Теория информации - Исследование операций

- Теория Игр - Инженерная Психология

- Теория решений

- Топология (теория графов, сетей)
СИСТЕМЫ И МОДЕЛИ СИСТЕМ
"Система" - термин применяется в различных смыслах

- Концепция знаний

- Классификация

- Как вид практической деятельности
"Любая система есть средство достижения цели"
"Система - это совокупность взаимосвязанных, выделенных из окружающей среды элементов, взаимодействующих с определенной целью"
Модель системы - приближение к реальному объекту.
В теории систем есть три основных вида моделей:

1) Модель черного ящика (black-box model)

Р
ассмотрение любой системы на уровне "вход-выход"


2
) Модель состава (partition model)

Совокупность описания составляющих систему элементов


3
) Модель структуры (structure model)

Совокупность всех взаимосвязей элементов системы


4) Модель белого ящика




Основные цели информационной системы: сбор, передача, хранение и обработка информации.

Составляющие: Аппаратное обеспечение

Программное обеспечение

Информационное обеспечение

Организационное обеспечение

Правовое обеспечение.


Информационные технологии - способы обработки и т.п. информации (последовательность алгоритма)
Основные свойства систем:

- Ограниченность

- Целостность

- Иерархичность (соподчиненность элементов)

- Множественность отношений (множественность способов описания системы)
КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ
Все системы делятся на искусственные и естественные (по происхождению)

А искусственные, в свою очередь, на технические и социально-экономические.



Динамика бывает:

- временная

- пространственная

- финансовая


По составу и степени изученности:

- простые

- сложные

- очень сложные


По обеспеченности ресурсами делятся на:

- энергокритические

- неэнергокритические (малые, простые, сложные)
ЭМЕРДЖЕНТНОСТЬ СИСТЕМЫ

Свойство, когда система обладает большИм качеством, чем совокупность составляющих элементов.
Классический пример:



(на выходе только четные(нечетные))


КЛАССИФИКАЦИЯ МОДЕЛЕЙ ПО СПОСОБУ РЕАЛИЗАЦИИ
Определение: МОДЕЛЬ есть системное отображение оригинала.
Класс.опред.: Модель есть отображение: целевое, абстрактное или реальное, статическое или динамическое, конечное, упрощенное, приближенное, имеющее наряду с истинным условно истинное или даже ложное содержание, проявляющееся и развивающееся в процессе ее создания и практического использования.
По способу реализации модели можно разделить на 2 типа из вида материала:

1) Абстрактные (идеальные)

2) Материальные (реальные, вещественные)
Определение:

Абстрактная модель - это модель, построенная срествами сознания, мышления, представляющая собой идеальную конструкцию (языковые модели - для них характерно свойство приблизительности - концептуальная модель предметной области), язык математики - математические модели.
Физические модели

Между моделью и оригиналом должно быть отношение подобия:

1) Прямое подобие: фото скульптура

2) Косвенное подобие: часы - модель времени, автопилот - подобие пилота

3) Условное подобие: устанавливается в результате определенных соглашений (деньги)
СЕМИОТИКА (от греч. "знак") - изучает знаковые модели. В ней выделяют 3 группы отношений:

1) Синтаксис (в пер. с греч. - построение, порядок): отношение между различными знаками, позволяющее отличать их и строить из них знаковые конструкции все более высокого уровня вложенности (Лексема - наименьшая понятная компилятору единица языка)

2) Семантика (от греч. "обозначение") - отношение между знаками и тем, что они означают (вложенный в знаки смысл)

3) Прагматика (от греч. "дело", "действие") - отношение между знаками и теми, кто использует их в своей деятельности или понятый смысл знака (как компилятор переведет это все в действия)


УПРАВЛЕНИЕ И ОПТИМАЛЬНОСТЬ



U - управление - которое можно контролировать (наблюдать)


УПРАВЛЕНИЕ - целенаправленное воздействие на систему
"Ручной режим" управления

Три этапа в управлении:

- Механизация

- Автоматизация

- Кибернетизация (нет человека)
Фазовое пространство - в нем отображается множество состояний системы.

Поведение системы - траектория движения системы
Критерий качества -

Ф{X(t), Y(t)}

Характеристика, позволяющая сравнивать траектории в пространстве состояния.

Говорят: функционал качества, зависящий от входных и выходных параметров.

Функционал - всегда принимает числовые значения. Если функционалом нужно манипулировать, нужно выбрать соответствующее управление.

Чтобы выбрать управляющее воздействие, нужно, чтобы

X*={X:max Ф(X,Y)}

X(t)
U*={U: max Ф(X,Y)}

UэX(t)

UэU(t)


Оптимальным называется управление, наилучшее в каком-либо смысле (оптимальность всегда условна). Не бывает полной оптимальности.
ИЗМЕРЕНИЕ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ШКАЛЫ:
Данные - информация, закодированная и хранящиеся на носителях информации.
Измерение как процесс - это алгоритмическая операция, которая данному наблюдаемому состоянию объекта изучения (системы) ставит определенное обозначение (число, номер, символ)
Измерение порождает наборы данных.
Существуют шкалы:
Шкала номиналов или шкала наименований или классифицируемая шкала

Для шкалы свойственны аксиомы:

1) Аксиома эквивалентности (рефлексивная) A=A

2) Аксиома симметричности (A=B -> B=A)

3) Аксиома транзитивности (A=B и B=C => A=C)
Порядковая (ранговая) шкала, когда классы можно между собой сравнивать.

Аксиомы упорядоченности:

4) A=/= B => AB

5) A>B и B>C => A>C

4 ') A=/= B => A<=B или A=>B

5 ') аналогично

Модифицированные ранговые шкалы используются в естествознании: сила ветра - шкала Бофорта
Шкалы интервалов:

Появляются тогда, когда отношение между объектами можно выразить в элементах расстояний

∆X1 ∆Y1 X1 = Y1

∆X2 ∆Y2 ∆X2 ∆Y2

Например, время, температура, высота над уровнем моря (шкалы Цельсия и Фаренгейта)

Поэтому принято говорить, что шкала интервалов выполняется с помощью линейного преобразования, где y=ax => b, a=/=0, a>0, -∞ < b < ∞


Шкала отношений

Для таких величин, кроме прошлых, вводятся:

6) Тождество аддитивности (аксиома)

Если A=P и имеется B>0, То A+B>P

7) A+B = B+A

8) Если A=P, B=Q => A+B = P+Q

9) (A+B)+C = A+(B+C)

Для этих шкал сохраняется не только отношение расстояний, но и пропорции между величинами.

Выполняется преобразование y=ax, a=/=0
Циклические шкалы - частный случай шкалы интервалов (прим. циферблат)
Абсолютная шкала - безразмерная и абсолютная (числовая ось)
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАДАЧИ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА
Определения:

1) Системный анализ - методология решения проблем, основанная на структуризации систем и количественном сравнении альтернатив.

2) Системный анализ - логически связанная совокупность теоретических и эмпирических положений из области математики, естественных наук и опыта практики разработки сложных систем, обеспечивающая повышение обоснованности решения конкретной проблемы.

3) Системный анализ - это улучшающее вмешательство в проблемную ситуацию.


Задачи Системного Анализа:

1) Декомпозиция (разбитие на подзадачи)

2) Анализ (того, что получилось)

3) Синтез


ПРИНЦИПЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА:

1) Конечной цели

2) Измерения (измеримости) - чтобы сравнивать решения

3) Единства (любая система - единство элементов)

4) Связности (элементы взаимосвязаны)

5) Модульного построения

6) Иерархии

7) Функциональности (элементы функционируют)

8) Развития (система развивается)

9) Принцип децентрализации

10) Неопределенности

В программировании в Системном Анализе существуют все основные методологии.


СТРУКТУРНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ:

Проявление принципов Системного Анализа в программировании. Структурная методология - строгие правила ведения проекта.


В 1968 году Эдсгер Дейкстра написал статью-письмо "Оператор GOTO необходимо признать вредным"
Бем, Яконин доказали, что любой алгоритм может быть реализован при помощи циклов, ветвления, линейных элементов.
Цели структурного программирования:

1) Обеспечить дисциплину программирования

Дейскстра сказал: "структурное программирование - дисциплина, которую программист навязывает сам себе"

2) Читабельность программ (избегать программистских трюков) - локализация действий управляющих конструкций и структур данных.

3) Повышение эффективности программ (из цикла нужно выносить все, что не изменяется в теле цикла, распоряжаться памятью)

4) Уменьшение времени и стоимости программных разработок.


Структурная методология:

1) Принцип абстракции

2) Формальность

3) "Принцип "Разделяй и властвуй"

4) Принцип иерархичности
Размах или ширина управления модуля - число подпрограмм, вызываемых из модуля (принято <=10)
СТАНДАРТЫ СТРУКТУРНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ

1) Программа должна разделяться на модули (подпрограммы, не unit)

2) Модуль - это независимый блок, код которого и физически, и логически отделен от других модулей.

3) Модуль выполняет только одну логически завершенную функцию.

4) Размер модуля не должен превышать сотни операторов.

5) Модуль имеет только одну входную и одну выходную точку.

6) Взаимосвязь между модулями устанавливается по иерархической структуре.

7) Каждый модуль должен начинаться с комментариев.

8) Избегать ненужных меток и операторов GOTO

9) Идентификаторы должны быть смысловыми

10) Родственная группа идентификаторов должна начинаться с одникаового префикса.

11) Использовать только стандартные управляющие конструкции.

12) В одной строке использовать не более одного оператора, если он не вмещается, переносить с отступом.

13) Не допускать вложенности IF более 3-х уровней.

14) Избегать неявных языковых конструкций.
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММЫ:

1) Определение требований и анализ проблемы (техническое задание)

2) Проектирование (документ, спецификация программы)

3) Кодирование (реализация) - текст программы



4) Тестирование (соответствие спецификации)

5) Поддержка, эксплуатация, сопровождение.
скачать файл



Смотрите также:
Конспект лекций (записано колосов е. В., Пи-061, в 2006 году) "Тектология или всеобщая системная наука"
84.07kb.
Система международных отношений
142.48kb.
Конспект лекций и вопросов для самостоятельного изучения синенко и. А. Утверждено на заседании комиссии
1846.97kb.
Конспект лекций по дисциплине нгпу, 2013 Конспект лекций по дисциплине «Автоматизированные системы управления на автомобильном транспорте»
795.17kb.
Данилиной Галины Александровны 2009/2010 гг. Развёрнутый план-конспект
169.66kb.
Конспект лекций по пропедевтике внутренних болезней
1636.31kb.
Конспект лекций по дисциплине
574.9kb.
«Всеобщая декларация прав человека – идеал современного права», посвящённая 60 – летию принятия документа. Учащиеся 9 -11 – х классов, принявших участие в работе конференции, были объединены в две секции
30.24kb.
Конспект лекций по курсу «управленческие решения»
429.51kb.
Нижний Новгород – Шидзяджуанг
23.01kb.
Конспект лекций для студентов специальностей: 030508 "Финансы и кредит", 030504 "Экономика предприятия"
4058.64kb.
Конспект лекцій з дисципліни „ Управління інноваційним розвитком для студентів факультету економіки та менеджменту
2032.97kb.