Шпаргалка по "Информационные процессы"

Системный подход - это совокупность некоторых общих принципов, предопределяющих научную и практическую деятельность при анализе и синтезе сложных систем, которые вытекают из особенностей представления сложных объектов. При исследовании объекта создается его абстрактное представление в виде системы, цель которого - служить инструментом для описания, понимания и изменения рассматриваемого объекта.

Системный подход базируется на двух постулатах.

Постулат 1. Любая система может быть описана в терминах системных объектов, свойств и связей.

Постулат 2. Структура функции системы и решения проблемы является стандартной для любых систем и любых проблем.

К числу принципов системного подхода относятся принципы цели, целостности, сложности, историзма, двойственности, всесторонности, множественности, динамизма и сходства.

Принцип цели ориентирует на то, что, прежде всего, необходимо выявить цель (предназначение) системы.

Принцип целостности предполагает, что исследуемый объект рассматривается или выделяется из совокупности объектов как нечто целое по отношению к окружающей среде, имеющее свои специфические функции и развивающееся по своим законам.

Принцип сложности указывает на необходимость рассматривать объект как сложную совокупность различных элементов, находящихся в разнообразных связях между собой и со средой. Каждому элементу присуща неисчерпаемая сложность, поэтому необходимо выполнить его упрощение до уровня сохранения объектом своих существенных свойств: выявление простого в сложном и показ сложности в простом.

Принцип историзма требует, чтобы каждый объект рассматривался исторически с точки зрения того, как он возник и какие этапы прошел до момента исследования.

Принцип двойственности предполагает, что систему необходимо рассматривать как самостоятельную систему, так и как подсистему более высокого уровня иерархии.

Принцип всесторонности указывает на то, объект необходимо изучать со всех сторон.

Принцип множественности утверждает, что при исследовании объекта необходимо использовать множество моделей.

Принцип динамизма требует, чтобы все свойства объекта необходимо рассматривались как изменяющиеся.

Принцип сходства предполагает использование ранее полученных результатов при изучении других сходных объектов.

С прикладной точки зрения системный подход состоит в определенной направленности и последовательности исследования объектов, которое обычно реализуется в шесть этапов.

1 этап. Четкое определение цели исследования объекта, т.е. с какой целью проводится исследование.

2 этап. Точное и полное определение цели функционирования объекта с позиций системы более высокого уровня. Необходимо определить общие и частные цели, осуществимость, требуемые ресурсы для осуществления цели, причем все это необходимо делать взаимосвязано.

3 этап. Выделение и изучение структуры системы, и среды. Выделение системы осуществляется разделением (точным) на две части. Процедура не формальная, носит итеративный характер. Основой отнесения элементов к системе и среде является характер связей между элементами. Так как внутренние связи значительно сильнее внешних, то это дает право относить элементы с внутренними связями к системе. При этом определяется состав системы, состав среды, характер внутренних и внешних связей. Процесс выделения элементов и связей называется структуризацией.

4 этап. Последовательное раскрытие механизма функционирования системы. При этом рассматривается функционирование всей системы в целом и функционирование ее отдельных подсистем; определяется набор функций и их возможные изменения на различных этапах исследования, а также взаимодействие элементов системы между собой и со средой. В результате работы по этапу должны быть получены: набор функций, которые реализует система; функции отдельных подсистем; функции отдельных элементов; описание процесса функционирования системы в целом.

5 этап. Система рассматривается на всех этапах жизненного цикла: происхождение, развитие, разрушение (гибель).

6 этап. Осуществляется сравнение системы с другими, в какой то степени близкими ей системами для обнаружения сходства. В случае обнаружения сходства полученные ранее свойства переносятся или могут быть перенесены на систему и (или) наоборот.

Таким образом, системный подход к исследованию сложных объектов предполагает проведение исследования в трех взаимосвязанных аспектах: исторический анализ (генетический и прогностический); структурный анализ (анализ связей и состава); функциональный анализ (анализ внутреннего и внешнего функционирования).

12.   Цель системного анализа

Системный анализ - это методология решения крупных проблем, основанная на концепции систем. При этом системный анализ имеет свою специфическую цель, содержание и предназначение.

Целью системного анализа является упорядочение последовательности действий при решении крупных проблем, основываясь на системном подходе. Системный анализ предназначен для решения того класса проблем, который находится вне короткого диапазона ежедневной деятельности.

Основное содержание системного анализа заключено не в формальном математическом аппарате, описывающем "системы" и "решение проблем", и не в специальных математических методах, например, оценки неопределенности, а в его концептуальном, т. е. понятийном, аппарате, в его идеях, подходе и установках.

Подведем некоторые итоги по сути системного ана­лиза.

1. Системный анализ связан с принятием оптимально­го решения из многих возможных альтернатив.

2. Каждая альтернатива оценивается с позиции дли­тельной перспективы.

3. СА рассматривается как методология углубленного уяснения (понимания) и упорядочения (структуризации) проблемы.

4. В СА упор направлен на разработку новых принци­пов научного мышления, учитывающих взаимосвязь це­лого и противоречивые тенденции. Более конкретно — систематически на всех этапах жизненного цикла любой ТС осуществляется сопоставление альтернатив, по возмож­ности в количественной форме, на основе логической последовательности шагов.

5. Обостряется интуиция специалистов.

6. Применяется в первую очередь для решения стра­тегических проблем.

Итак, СА — это совокупность методов и средств выработки, принятия и обоснования решений (при исследова­нии, создании и управлении ТС, в частности).

13.   Понятие сложной системы.(Уменьшить)

Основные отличительные признаки сложных систем:

Наличие большого количества взаимно связанных и взаимодействующих между собой элементов.

Сложность функции, выполняемой системой и направленной на достижение заданной цели функционирования.

Возможность разбиения системы на подсистемы, цели и функционирование которых подчинены общей цели функционирования всей системы.

Наличие управления (часто имеющего иерархическую структуру), разветвленной информационной сети и интенсивных потоков информации.

Наличие взаимодействия с внешней средой и функционирование в условиях воздействия случайных факторов.

Среди задач, возникающих в связи с исследованием сложных систем, можно выделить 2 основных класса:

1) задачи анализа, связанные с изучением свойств и поведением системы в зависимости от ее структуры и значений параметров;

2) задачи синтеза, сводящиеся к выбору структуры и значений параметров, исходя из заданных свойств системы.

При решении задач анализа считаются известными структура системы и значения всех ее конструктивных параметров. Требуется вычислить значения функциональных характеристик системы (показателей эффективности, надежности, помехозащищенности и т.д.) для фиксированного набора начальных состояний и условий функционирования (воздействий внешней среды), а также оценить устойчивость системы при заданных возмущениях (например, построить область устойчивости в пространстве параметров).

При решении задач синтеза предполагаются  заданными требуемые значения функциональных характеристик системы (показатели эффективности, надежности, помехозащищенности и др. свойств), а также область устойчивости. Требуется выбрать структуру системы и такие значения параметров (из области устойчивости), чтобы получить требуемые значения функциональных характеристик. Нередко задача синтеза ставится как оптимизационная задача.

Математическая модель сложной системы состоит из математических моделей элементов и математической модели взаимодействия между элементами. Систему называют сложной, если в реальной действительности рельефно (существенно) проявляются признаки её сложности. А именно:

          структурной или организационной (не хватает ресурсов для построения, описания, управления структурой);

          динамической или временной (не хватает ресурсов для описания динамики поведения системы и управления ее траекторией);

          информационной или информационно-логической, инфологической (не хватает ресурсов для информационного, информационно-логического описания системы);

          вычислительной или реализации, исследования (не хватает ресурсов для эффективного прогноза, расчетов параметров системы, или их проведение затруднено из-за нехватки ресурсов);

          алгоритмической или конструктивной (не хватает ресурсов для описания алгоритма функционирования или управления системой, для функционального описания системы);

          развития или эволюции, самоорганизации (не хватает ресурсов для устойчивого развития, самоорганизации).

Сложные системы можно подразделить на следующие факторные подсистемы:

1) решающую, которая принимает глобальные решения во взаимодействии с внешней средой и распределяет локальные задания между всеми  другим подсистемами;

2) информационную, которая обеспечивает сбор, переработку и передачу информации, необходимой для принятия глобальных решений и выполнения локальны задач;

3) управляющую для реализации глобальных решений;

4) гомеостазную, поддерживающую динамическое равновесие внутри систем и регулирующую потоки энергии и вещества в подсистемах;

5) адаптивную, накапливающую опыт в  процессе обучения для улучшения структуры и функций системы.

При разработке сложных систем возникают проблемы, относящиеся не только к свойствам их составляющих элементов и подсистем, но также к закономерностям функционирования системы в целом. При этом появляется широкий круг специфических задач, таких, как определение общей структуры системы; организация взаимодействия между элементами и подсистемами; учет влияния внешней среды; выбор оптимальных режимов функционирования системы; оптимальное управление системой и др.

Большая система - для актуализации модели которой в целях управления недостает материальных ресурсов (машинного времени, емкости памяти, других материальных средств моделирования).

Ее исследование или моделирование затруднено из-за большой размерности, т.е. множество состояний системы S имеет большую размерность.

Пример. Это особенно актуально при разработке больших вычислительных систем, например, при разработке компьютеров с параллельной архитектурой или алгоритмов с параллельной структурой данных и с их параллельной обработкой.

Характерные особенности больших систем. К ним относятся:

–           большое число элементов в системе (сложность системы);

–           иерархичность структуры управления;

–           обязательное наличие человека в контуре управления, на которого возлагается часть наиболее ответственных функций управления.

Способом перевода больших систем в простые является создание новых более мощных средств вычислительной техники.

14.   Определение информационной системы, ее ресурсы

Информационная система - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели. Информационные системы используют ресурсы нескольких категорий:

•           средства вычислительной техники,

•           системное и прикладное программное обеспечение,

•           информационные ресурсы,

•           лингвистические ресурсы,

•           человеческие ресурсы,

•           помещения, их техническое оснащение,

•           всевозможная оргтехника,

•           электроснабжение и т.д

15.   Функции информационной системы

Информационная система - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.

ПОДСИСТЕМЫ:

Информационное обеспечение - совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, а также методология построения баз данных.

Техническое обеспечение - комплекс технических средств, предназначенных для работы информационной системы, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы

Математическое и программное обеспечение - совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации целей и задач информационной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств.