Теория Информационных Процессов и Систем. Тема №2: Основные понятия

1. Теория Информационных Процессов и Систем

Тема №2: Основные
понятия

2.

Пл а
н
По
нят
ие
Сис
Осн
тем
о
в
а»
ные
тео
рии
пон
сис
я
Кла
тем тия
сис ссифи
тем
кац
ия
Осо
бен
нос
Зак
ти
оно
мер
нос
ти
2

3. Понятие «система»

Система – элементы
и связи между ними
Система – комплекс
взаимодействующих
элементов
Система – целое
состоящее из частей
и др….
3

4. Понятие «Система»

D1. Система как целое
S = A(1,0)
Система определяется по наличию
или отсутствию свойств
4
Признак 2
(желтый цвет)
Система
D2. Система –
организованное
множество
орг
M
Признак 1
(форма)
система
S = (орг,M)

5. Понятие «Система»

D3. Система – множество вещей, свойств,
отношений.
S = ({m},{n},{r})
m – вещи
n – свойства
r – отношения
5

6. Понятие «Система»

D4. Система - множество элементов,
образующих структуру
S = (Q, ST, BE, E)
E
Q
6
Q
Q
Q
ST
Q
Q – элементы
ST – структура
BE – поведение
E – среда

7. Понятие «Система»

D5. Система – множество входов, выходов,
состояний, характеризуемых оператором
перехода и оператором выходов
S=( X, Y, Z, H, G )
X
Y
Система
Z2
H
Вход
H
Выход
H
H
Z1
H
H
7
H
Z3
X – входы
Y – выходы
Z – состояния
H – операторы
перехода
G – операторы
выходов

8. Понятие «Система»

D6. По аналогии с уровнями биосистем:
S = (GN,KD,MB,EV,FC,RP)
GN – кинетическое начало
KD – условие существования
MB – обмен явлениями
EV – развитие
FC – функционирование
PR – репродукция восстановление
8

9. Понятие «Система»

D7. Система:
S = (F,SC,R,FL,FO,CO,JN)
F – модель
SC – связи
R – пересчеты
FL – самообучение
9
FO – самоорганизация
CO – проводимость
JN – возбуждения
моделей

10. Понятие «Система»

D8. В теории автоматического управления:
S = (T, X, Y, Z, W, U, P)
T – время
y(t2) = U[x(t1)z(t1),t2]
X – входы
Y – выходы
Z(t2) = P[x(t1)z(t1),t2]
Z – состояния
I – класс оператора на выходе
W – значения операторов на выходе
10

11. Понятие «Система»

D9. Для организационных систем:
S = (PL, RO, RJ, EX, PR, DT, SV, RD, EF)
PL – цели и планы
RO – внешние ресурсы
RJ – внутренние ресурсы
EX – исполнители
PR – процесс
11
DT – помехи
SV – контроль
RD – управление
EF – эффект

12. Понятие «Система»

«Рабочее» определение:
Система – множество элементов,
находящихся в отношениях и
связях друг с другом, образующих
определенную ценность, единство
12

13. Основные понятия

Элемент – предел членения
системы с точки зрения
поставленной цели
Подсистема – более
крупный компонент
системы, чем элемент
13
Подсистема должна обладать свойствами системы

14. Основные понятия

Структура.
Отражает наиболее существенные отношения
элементами и их группами, которые мало
изменяются при изменениях в системе.
Представляют в виде матриц, графов.
Иерархия Упорядоченность элементов по степени важности
14

15. Основные понятия

«Сильная»
«Слабая» иерархия
Уровень 1
Уровень 2
Уровень 3
15
Уровень 3
Уровень 2
Уровень 3
Уровень 3

16. Основные понятия

Состояние – множество существенных
свойств, которыми система обладает в
данный момент времени
Состояние характеризует мгновенную
фотографию системы, остановку в ее развитии
16

17. Основные понятия

Поведение – способность системы переходить из
одного состояния в другое
Внешняя среда – элементы, которые не входят в
систему, но могут на нее влиять
Система
Z2
H
H
Внешняя
среда
H
H
Z1
H
H
17
H
Z3

18. Основные понятия

Модель – описание системы отображающее
группу ее свойств.
Модель позволяет предсказать
поведение системы в определенном
диапазоне условий
Поведенческая модель
позволяет предсказать
поведение системы во времени
18

19. Основные понятия

Равновесие – способность
системы сохранять свое
состояние в отсутствие
внешних воздействий
Устойчивость – способность
возвращаться в состояние
равновесия
Устойчивое состояние – состояние равновесия, в которое
система может вернуться, после того как она была из
него выведена под влиянием внешних возмущений
19

20. Основные понятия

Цель – идеальное
устремление, которое
позволяет коллективу
увидеть реальные
перспективы или
реальные возможности,
обеспечивающие
своевременное
завершение очередного
этапа на пути к идеальным
устремлениям
20

21.

Пл а
н
По
нят
ие
Сис
Осн
тем
а»
тео овные
рии
п
сис оняти
Кла
тем
я
с
сис сифи
тем
кац
ия
Осо
бен
нос
Зак
ти Б
оно
С
мер
нос
ти
21

22. Классификация систем

Системы классифицируются по:
22
Виду отображаемого объекта (технические, биологические)
По виду научного направления (математические,
химические)
По виду формализованного аппарата (детерминированные,
стохастические)
По типу целеустремленности (открытые и закрытые)
По сложности структуры (простые и сложные)
По степени организованности (хорошо организованные,
плохо организованные, самоорганизующиеся)

23. Хорошо Организованные Системы

Представить объекта в виде ХОС
означает:
23
Определить элементы системы
Определить связи между всеми
компонентами и целями для
достижения которых создается
система
Решение задачи осуществляется аналитическими
методами формализованного представления системы

24. Плохо Организованные Системы

При представлении в виде
ПОС не нужно определять:
–
–
–
Все учитываемые компоненты
Свойства компонентов
Связи между компонентами и
целями системы
Подход применяется при описании систем массового обслуживания,
определении численности штатов предприятий, исследовании
документальных потоков информации
24

25. Большие системы (определение)

Г.Н. Поваров
–
–
–
–
25
Малые системы (10-103 элементов)
Сложные системы (104-107 элементов)
Ультрасложные (107-1030 элементов)
Суперсложные (1039-10200 элементов)

26. Большие системы (определение)

С.Бир (в зависимости от способа описания)
–
–
Детерминированные
Теоретико-вероятностные
А.И. Берг
Сложная система можно описать не менее чем
на двух математических языках (например
диф. Уравнения и булева алгебра)
26

27. Большие системы (определение)

Большая система состоит из большого числа
взаимосвязанных и взаимодействующих между
собой элементов, способная выполнять сложную
функцию.
Математической базой исследования сложных систем
является теория систем
Примеры: информационная система, пассажирский
транспорт большого города, производственный
процесс
27

28. Особенности больших систем

28
Большое число элементов в системе
(сложность системы)
Взаимосвязь и взаимодействие между
элементами
Иерархичность структуры управления
Обязательное наличие человека в контуре
управления

29. Сложность системы

n элементов
Элементы связаны
Связи не эквивалентны
n(n-1) связей
Общее число состояний
2n(n-1)
Для n=10
Число связей – 90
Число состояний
290 =1.3 * 1027
29
Нужно сокращать число состояний (шаг 1)

30. Взаимосвязь и взаимодействие

Элементы системы –
совокупность объектов,
которые
рассматриваются как
единое целое.
Выделение подсистемы (шаг 3)
30
Расчленение системы
на элементы (шаг 2)

31. Иерархичность управления

Объект
управления
Централизованное
управление –
концентрация
управления в одном
центре
Объект
управления
Объект
управления
Управляющий
орган
Объект
управления
Объект
управления
Объект
управления
31

32. Иерархичность управления

Децентрализованное
управление –
распределение
функций управления
по отдельным
элементам
32
+ снижение объема
перерабатываемой
информации
- Снижение качества
управления
Элемент2
Элемент 1
Элемент 3
Управление
Параметром 1
Управление
Параметром 2

33. Иерархичность управления

В системе управления обязательно должен
присутствовать человек.
Причины:
33
Нужно учесть то, что нельзя формализовать
(может учесть только человек)
Нужно принимать решения на основе
неполной информации учитывая
неформальные факторы (человек с опытом)

34. Закономерности систем

Целостность.
Возникновение новых
факторов, не свойственным
компонентам системы
Две стороны целостности:
–
–
34
Свойства системы не являются
суммой свойств элементов
Свойства системы зависят от
свойств элементов

35. Закономерности систем

Коммуникативность.
Система образует особое
единство со средой
Исследуемая система
является элементом системы
более высокого порядка
Элементы исследуемой
системы являются системами
более низкого порядка
35
Система связана множеством
коммуникаций со средой

36. Закономерности систем

Иерархичность.
Заключается в проявлении целостности на
каждом уровне иерархии.
Благодаря этому на каждом уровне
возникают свойства, которые не могут
быть выделены как сумма элементов
36

37. Закономерности систем

Историчность. В основе лежат внутренние
противоречия между компонентами системы.
Закон необходимого разнообразия:
Чтобы создать систему, способную справиться с
решением проблемы, обладающей
определенным разнообразием, нужно чтобы сама
система имела еще большее разнообразие, чем
разнообразие решаемой проблемы
37

38. Закономерности систем

На основе закономерностей осуществимости и
потенциальной эффективности получаются
количественные оценки порогов осуществимости
систем с точки зрения того или иного качества.
Объединяя качества получим предельные оценки
жизнеспособности и потенциальной
эффективности сложных систем
38

39. Закономерности систем

Общие закономерности процессов образования и
структуризации целей:
39
Зависимость представления о цели и формировании
цели от стадии познания объекта (процесса)
Зависимость цели от внутренних и внешних факторов
Возможность сведения задачи формирования общей
цели к задаче структуризации цели.
Зависимость способа представления структуры цели от
стадии познания объекта (продолжение первой
закономерности)
Появление в структуре целей закономерности
целостности