Закономерность самоорганизации

Вопросы к экзамену по дисциплине «Теория информационных процессов и систем», ч.2.

1. Основные задачи теории систем.

Предметом исследований в рамках этой теории является изучение:

• различных классов, видов и типов систем;

• основных принципов и закономерностей поведения систем (например, принцип узкого места);

• процессов функционирования и развития систем (например, равновесие, эволюция, адаптация, сверхмедленные процессы, переходные процессы).

В границах теории систем характеристики любого сложно организованного целого рассматриваются сквозь призму четырёх фундаментальных определяющих факторов:

• устройство системы;

• её состав (подсистемы, элементы);

• текущее глобальное состояние системной обусловленности;

• среда, в границах которой развёртываются все её организующие процессы.

В исключительных случаях, кроме того, помимо исследования названных факторов (строение, состав, состояние, среда), допустимы широкомасштабные исследования организации элементов нижних структурно-иерархических уровней, то есть инфраструктуры системы. В этом случае каждый элемент рассматривается как относительно гетерономная, но и относительно автономная система, к строению, среде, составу и состоянию которой равным образом применяются принципы системной декомпозиции.

2. Системность как всеобщее свойство материи.

Системность является всеобщим свойством материи и человеческой практики.

Первым из объективных факторов возникновения и развития системных представлений является природная системность человеческой практики.

Человеческая практическая деятельность это активное и целенаправленное воздействие на природу.

Практическую деятельность человека можно определить как активное воздействие на окружающую среду для достижения определенной цели.

Основными признаки системности в практической деятельности являются:

– подчиненность данной деятельности определенной цели;

– структурированность;

– взаимосвязанность составляющих её частей;

– алгоритмичность.

По отношению к деятельности человека эти признаки очевидны, т.к. каждый из нас легко обнаружит их в своем собственном практическом опыте. Всякое наше осознанное действие преследует определенную цель и имеет дело с некоторым конечным числом объектов, которые вместе с нами составляют целостное образование.

Всякое действие представляет собой совокупность взаимосвязанных более мелких действий, причем все эти действия должны выполняться не произвольно, а в определенной последовательности.

3. Множественность моделей систем.

Одним из основополагающих принципов моделирования сложных систем является принцип множественности моделей, заключающийся, с одной стороны, в возможности отображения многих различных систем и процессов с помощью одной и той же модели и, с другой стороны, в возможности представления одной и той же системы множеством различных моделей в зависимости от целей исследования. Использование этого принципа позволяет отказаться от подхода, когда для каждой исследуемой системы разрабатывается своя модель, и предложить новый подход, при котором разрабатываются абстрактные математические модели разного уровня (в основном базовые и локальные), используемые для исследования систем различных классов. При этом задача моделирования сводится к грамотной параметризации моделей и интерпретации полученных результатов.

4. Понятие информационной системы.

Информационная система (сокр. ИС) — система обработки информации и соответствующие организационные ресурсы (человеческие, технические, финансовые и т. д.), которые обеспечивают и распространяют информацию.

Информационная система предназначена для своевременного обеспечения надлежащих людей надлежащей информацией, то есть для удовлетворения конкретных информационных потребностей в рамках определенной предметной области.

Результатом функционирования информационных систем является информационная продукция — документы, информационные массивы, базы данных и информационные услуги.

Понятие информационной системы интерпретируют по разному, в зависимости от контекста.

5. Информация и управление.

Процесс управления как информационный процесс (ИП) заключается в следующем сбор информации о ходе протекания процесса; передача информации в пункты накопления и переработки информации; анализ поступающей, накопленной справочной информации; принятие решения на основе выполненного анализа; выработка управляющего воздействия.

В системах оптимального управления требуется наилучшим образом выполнить поставленную перед системой задачу при заданных реальных условиях и ограничениях.

6. Кибернетический подход к описанию информационных систем.

Кибернетический подход – исследование системы на основе принципов кибернетики, в

частности, с помощью выявления прямых и обратных связей, изучения процессов

управления, рассмотрения элементов системы как неких «черных ящиков» (систем, в

которых исследователю доступна лишь их входная и выходная информация, а

внутреннее устройство может быть и неизвестно).

В отличие от аналитического подхода, при котором моделируется внутренняя структура

системы, в методе «черного ящика» моделируется внешнее функционирование системы.

Таким образом, с точки зрения экспериментатора структура системы (модели) спрятана

в черном ящике, который имитирует только поведенческие особенности системы.

В кибернетическом подходе исследуют информационные модели, которые различаются

по типу запросов к ним: моделирование отклика системы на внешнее воздействие;

прогноз динамики изменения системы; оптимизация параметров системы по отношению к

заданной функции ценности; адаптивное управление системой.

7. Информационные аспекты изучения систем.

8. Негэнтропия.

Свойство противоположное энтропии.Информацио́ннаяэнтропи́я — мера неопределённости или непредсказуемости информации, неопределённость появления какого-либо символа первичного алфавита. При отсутствии информационных потерь численно равна количеству информации на символ передаваемого сообщения.

Например, в последовательности букв, составляющих какое-либо предложение на русском языке, разные буквы появляются с разной частотой, поэтому неопределённость появления для некоторых букв меньше, чем для других. Если же учесть, что некоторые сочетания букв (в этом случае говорят об энтропии n-го порядка, см. ниже) встречаются очень редко, то неопределённость уменьшается еще сильнее.

Для иллюстрации понятия информационной энтропии можно также прибегнуть к примеру из области термодинамической энтропии, получившему название демона Максвелла. Концепции информации и энтропии имеют глубокие связи друг с другом, но, несмотря на это, разработка теорий в статистической механике и теории информации заняла много лет, чтобы сделать их соответствующими друг другу.

Энтропия — это количество информации, приходящейся на одно элементарное сообщение источника, вырабатывающего статистически независимые сообщения.

9. Свойство аддитивности.

Аддитивность (лат. additivus — прибавляемый) — свойство величин, состоящее в том, что значение величины, соответствующее целому объекту, равно сумме значений величин, соответствующих его частям, в некотором классе возможных разбиений объекта на части. Например, аддитивность объёма означает, что объём целого тела равен сумме объёмов составляющих его частей.

10. Кодирование сообщений.

11. Код Шеннона-Фэно.

Кодирование Шеннона-Фано

Алгоритм Шеннона-Фано — один из первых алгоритмов сжатия, который впервые сформулировали американские учёные Шеннон и Фано. Данный метод сжатия имеет большое сходство с алгоритмом Хаффмана, который появился на несколько лет позже. Алгоритм использует коды переменной длины: часто встречающийся символ кодируется кодом меньшей длины, редко встречающийся — кодом большей длины. Коды Шеннона-Фано префиксные, то есть, никакое кодовое слово не является префиксом любого другого. Это свойство позволяет однозначно декодировать любую последовательность кодовых слов.

12. Пропускная способность канала с помехами.

Пропускная способность канала

Наибольшая возможная в данном канале скорость передачи информации называется его пропускной способностью. Пропускная способность канала есть скорость передачи информации при использовании «наилучших» (оптимальных) для данного канала источника, кодера и декодера, поэтому она характеризует только канал.

Номинальная скорость — битовая скорость передачи данных без различия служебных и пользовательских данных.

Эффективная скорость — скорость передачи пользовательских данных (нагрузки). Этот параметр зависит от соотношения накладных расходов и полезных данных.

На пропускную способность канала влияет источник помех, под которыми понимаются изменения передаваемых сигналов, следствием которых является, например, искажение звука, отображения телеграфного сообщения и т. д. Вследствие помех количество информации в переданном сообщении всегда уменьшается при передаче и никогда не увеличивается, то есть количество принятой информации может быть лишь в идеальном случае таким же (но не больше), как и количество переданной информации. Этот идеальный случай возможен только в канале без шума. Шум вызывает искажение сообщения, рост неопределенности в передаваемом сообщении, причем этот шум может иметь своим следствием как исчезновение определенных переданных элементов сообщения, так и появление новых элементов в переданном сообщении.

Пропускная способность канала представляет собой число "независимых" "да - нет" решений, которые можно передавать в единицу времени. Ограничение канала, обусловленное его пропускной способностью, определяет подходящую статистическую структуру для передаваемых сигналов1. Мера передачи информации по шумовому каналу задается по формуле Шеннона Максимальная пропускная способность канала с помехой равна, по Шеннону, разности энтропии входа и условной энтропии выхода:

13.

14. Взаимодействие информационных систем.

15. Энтропия. Количество информации.

Информацио́ннаяэнтропи́я — мера неопределённости или непредсказуемости информации, неопределённость появления какого-либо символа первичного алфавита. При отсутствии информационных потерь численно равна количеству информации на символ передаваемого сообщения.

16. Динамическое описание информационных систем. Сейчас много будет:

Системная динамика – направление в изучении сложных систем, исследующее их поведение во времени и в зависимости от структуры элементов системы и взаимодействия между ними. В том числе: причинно-следственных связей, петель обратных связей, задержек реакции, влияния среды и других. Особенное внимание уделяется компьютерному моделированию таких систем.

Философия системной динамики базируется на предположении, что поведение (или история развития во времени) организации главным образом определяется ее информационно-логической структурой. Она отражает не только физические и технологические аспекты производственных процессов, но, что гораздо важнее, политику и традиции, которые явно или неявно определяют процесс принятия решений в организации. Другой аспект философии системной динамики заключается в предположении, что организация более эффективно представляется в терминах лежащих в ее основе потоков, нежели в терминах отдельных функций. Потоки людей, денег, материалов, заявок и оборудования, а также интегрированных потоков информации могут быть выявлены во всех организациях.

Методология системной динамики использует модифицированные методы представления потоковых диаграмм, математического и имитационного моделирования для визуального представления текущей ситуации. Как потоковые диаграммы, так и системы уравнений выражают управленческие связи впомощью двух категорий: накопителей и потоков. Накопители представляют собой такие объекты реального мира, в которых сосредотачиваются некоторые ресурсы: знания (идеи), фонды, источники рабочей силы и т.п. Потоки – это все активные компоненты системы: потоки усилий (попыток), информационные потоки, расходные платежи и т.п.

Если система управления представима в виде сети накопителей и потоков, то соответствующая системно-динамическая модель может быть реализована в виде компьютерной программы. С помощью такой программы можно провести экспериментальное тестирование предлагаемых изменений управленческой политики.

Методология системной динамики включает качественную и количественную стадии. На качественной (квалитативной) стадии исследователь описывает модель и определяет характеристики взаимодействий. На количественной стадии, в ходе компьютерной симуляции, исследователь определяет, насколько верна его модель и тестирует свои гипотезы о поведении системы.

Преимущества системно-динамического моделирования

1. Возможность быстро просчитывать различные варианты будущего (моделировать сценарии), изменяя исходные данные, полученные экспертным путем.

2. Выявление наиболее критических факторов, таким образом, можно ранжировать по степени важности угрозы и возможности, появляющиеся в моделируемой среде.

3. Использование большого количества причинно-следственных связей между элементами имитационной модели, которые объективно существуют в моделируемой среде.

4. Наглядность вводимых данных и получаемых результатов.

Сильная сторона технологии системной динамики – универсальность применения, вытекающая из универсальности описаний многих реальных процессов дифференциальными уравнениями. Общее в этих процессах – это движение по подсистемам и во времени разного рода ресурсов: финансовых, материальных, в меньшей степени человеческих (как более трудно формализуемых). Важно, что это движение ресурсов, контролируемое с точки зрения желаемых целей и недопущения выхода траектории движения за многочисленные ограничения. Интерактивность технологии позволяет вносить управляющие воздействия в нужном направлении, т.е. система операциональна.

Компьютерное моделирование – одно из наиболее эффективных имеющихся в настоящее время средств поддержки и уточнения человеческой интуиции. Хотя модель и не является совершенно точным представлением реальности, она может быть использована для принятия более обоснованных решений, чем те, которые мог бы принять человек. Это гибкое средство, которое усиливает возможности человека, использующего ее для более глубокого понимания проблемы.

Преимущества компьютерной модели, сконструированной и используемой для поддержки принятия решений, состоят в следующем:

1. Она заставляет лицо, принимающее решение, (ЛПР) точнее и полнее формулировать словесные описания причин возникновения проблемы, которые он неизбежно хранит в своей голове.

2. В процессе формального построения модели аналитик вскрывает и устраняет многочисленные внутренние противоречия и сомнения, имеющиеся в его предположениях о модели.

3. Когда производится «прогон» модели, становится возможным логическое «тестирование». С помощью модели легко оцениваются следствия из многообещающих, но умозрительных решений. Наблюдения за поведением модели способствуют появлению новых гипотез о структуре реального объекта.

4. При достижении приемлемого уровня надежности, становятся возможными формальные эксперименты по выработке управленческой политики, быстро раскрывающие вероятные следствия из различных управленческих альтернатив. На модели легко могут быть исследованы ситуации типа «что, если...».

5. Формально операционная модель завершена всегда, но в содержательном смысле никогда не завершена до конца. В отличие от многочисленных методов планирования, которые обычно используются эпизодически и время от времени (они обеспечивают поддержку решения только в момент подготовки отчета, но не раньше и не позже), модель органична и интерактивна. Модель доступна в любой момент времени и предоставляет средства для лучшего понимания проблемы.

6. Анализ устойчивости модели – это та область, обсуждение которой подводит эмпирическое исследование к важным вопросам. Если истинные значения многих параметров неизвестны (это обычное явление при корпоративном стратегическом планировании), то первое, с чего следует начать исследование, это анализ поведения модели при колебаниях значений параметров.

7. Операционная модель может служить средством коммуникации между людьми, которые не участвовали в ее построении. При изменении управленческой политики и модельных параметров и последующем анализе результатов этих изменений, эти люди могут лучше понять динамику развития реальных систем.

Под системой с обратными связями понимается совокупность связанных между собой циклов с обратными связями. Поведение переменной, входящей в один цикл с обратной связью, может влиять на поведение другой переменной, входящей в другой цикл. Сложные задачи управления, представляемые в виде таких систем, могут состоять из большого числа циклов. Именно такие сложные системы с большим числом циклов и составляют предмет изучения системной динамики. По мере усложнения системы соответственно возрастает сложность получения формального аналитического решения. Поэтому для анализа таких систем применяется имитационное моделирование.

17. Порталы и их классификация. Службы порталов.

Веб-портал для пользователей — сайт в компьютерной сети, который предоставляет пользователю различные интерактивные сервисы (интернет-сервисы), которые работают в рамках этого сайта. Веб-портал может состоять из нескольких сайтов, если они объединены под одним доменным именем.

Также порталы функционируют как точки доступа к информации в Интернете или сайты, которые помогают пользователям в поиске нужной информации через Интернет. Такие порталы представляют информацию из различных источников в единообразном виде, их также называют навигационными сайтами.

Все порталы выполняют функции поиска, а также предоставляют интернет-сервисы, например: электронная почта, лента новостей и т. д.

Идея работы портала — предоставление максимального количества интернет-сервисов для привлечения наибольшего числа пользователей.

Классификация по специализации информации

Горизонтальный портал

'Горизонтальный портал' (или универсальный портал, портал общего назначения, Generalportal) — портал, охватывающий множество тематик, представляющий набор сервисов (обслуживающих, по возможности, все темы) и ориентирован на максимально широкую аудиторию, на максимальный охват ее интересов. Наиболее известные горизонтальные порталы (по секторам Интернет) — Yahoo! (англоязычные); Mail.ru (русскоязычный); Yandex, Ukr.net (русскоязычные и украиноязычные).

Такие порталы, как правило, сочетают в себе разнообразные функции, предлагают разноплановый контент (содержание) и различные сервисы (новостные, финансовые, развлекательные, игровые и т. д.).

Вертикальный портал

'Вертикальный портал' (Verticalportal), портал-ниша (Nicheportal) — портал узкой тематической направленности, предоставляющий различные сервисы для пользователей сети по определенным интересам и ориентированный на полный охват тематики или области деятельности.

Если тематика вертикального портала довольно интересная, вокруг него может сложиться так называемое «сообщество» (community) — более-менее постоянная группа лиц, которые, например, систематически общаются между собой в чате такого портала.

Классификация по направленности на пользователей

Корпоративный портал

Корпоративный портал (Corporateportal, Enterpriseportal) — совокупность информационных систем и баз данных предприятия, организации или учреждения, представленных в сети Интернет.

Корпоративный портал предоставляет сотрудникам компании (или её постоянным партнерам) строго персонифицированный вход в её автоматизированную систему управления (информационную систему подготовки принятия решений, экспертную систему, систему совместной работы, систему управления бизнес-процессами и т. д.).

Публичный порталПубличный портал (Publicportal) — является диаметральной противоположностью корпоративного портала.

Публичный портал предоставляет любому посетителю любую информацию и любые сервисы. Как правило, публичный портал принадлежит какой-либо компании и является частью её бизнеса, его нельзя отнести к корпоративным сайтам, на таком портале редко увидишь данные об этой компании.

18. Основные составляющие информационных систем. Элементарная семантическая единица информации.

Информационная система (ИС) — это система, реализующая информационную модель предметной области, чаще всего — какой-либо области человеческой деятельности. ИС должна обеспечивать: получение (ввод или сбор), хранение, поиск, передачу и обработку (преобразование) информации.

Информационной системой (или информационно-вычислительной системой) называют совокупность взаимосвязанных аппаратно-программных средств для автоматизации накопления и обработки информации. В информационную систему данные поступают от источника информации. Эти данные отправляются на хранение либо претерпевают в системе некоторую обработку и затем передаются потребителю.

Между потребителем и собственно информационной системой может быть установлена обратная связь. В этом случае информационная система называется замкнутой. Канал обратной связи необходим, когда нужно учесть реакцию потребителя на полученную информацию.

Информационная система состоит из баз данных, в которых накапливается информация, источника информации, аппаратной части ИС, программной части ИС, потребителя информации.

19. Принципы по разработке методики проектирования и развития системы организационного управления.

20. Обобщенная методика проектирования организационных структур систем управления. Примеры организационных структур.

21. Анализ и синтез в системных исследованиях.

22. Модели систем как основания декомпозиции.

23. Алгоритмизация процесса декомпозиции.

24. Информация как ресурс. Основные виды и формы информационного обеспечения.

25. История информационно-поисковых систем. Информационно-поисковые языки.

26. Система индексирования.

27. Пертинентность и релевантность информационных запросов.

28. Показатели качества систем. Оценка эффективности информационных ресурсов.

29. Информационное обеспечение и структура информационной базы системы.

30. Поисковые агенты.

31. Принципы разработки методик системного анализа.

32. Выбор методов реализации основных этапов и подэтапов методик.

33. Информационные модели принятия решений.

34. Критериальный язык выбора.

35. Описание выбора на языке бинарных отношений.

36. Выбор в условиях статистической неопределенности.

37. Динамическое программирование как многошаговый информационный процесс принятия решений.

38. Формула Хартли-Харкевича.

39. Эмерджентность.

Наличие у какой-либо системы особых свойств, не присущих её элементам, а также сумме элементов, не связанных особыми системообразующими связями; несводимость свойств системы к сумме свойств её компонентов; синоним — «системный эффект».

40. Бифуркация и точки бифуркации.

Бифуркация-изменение характера движения динамической системы на большом временном интервале при изменении одного или нескольких параметров. Те значения параметров, при которых изменяются качественные или топологические свойства движения, называются критическими или бифуркационными значениями. Например, при сжатии стержня происходит выпучивание, и одно состояние равновесия, потеряв устойчивость, сменяется новыми устойчивыми состояниями равновесия.

Точка бифуркации — критическое состояние системы, при котором система становится неустойчивой относительно флуктуаций и возникает неопределённость: станет ли состояние системы хаотическим или она перейдёт на новый, более дифференцированный и высокий уровень упорядоченности

41. Детерминированные и недетерминированные системы.

Детерминированная система - система, выходы которой (результаты действия, конечные состояния и т. п.) однозначно определяются оказанными на нее управляющими воздействиями.Противопоставляется вероятностной системе, выходы которой лишь случайным образом, а не однозначно зависят от входов.

42. Стохастичность.

Стохастичность означает случайность. Стохастический процесс — это процесс, поведение которого не является детерминированным, и последующее состояние такой системы описывается как величинами, которые могут быть предсказаны, так и случайными.

43. Принцип максимума информационной энтропии.

из заданного состояния система переходит в такое состояние, для которого при заданном уровне потребления ресурсов степень структурированности системы (сложности, разнообразия, структурной информации, степень самоорганизации и т.п.) стремится к максимуму

44. Классификация систем массового обслуживания.

Система массового обслуживания (СМО) — система, которая производит обслуживание поступающих в неё требований. Обслуживание требований в СМО производится обслуживающими приборами. Классическая СМО содержит от одного до бесконечного числа приборов. В зависимости от наличия возможности ожидания поступающими требованиями начала обслуживания СМО подразделяются на

системы с потерями, в которых требования, не нашедшие в момент поступления ни одного свободного прибора, теряются;

системы с ожиданием, в которых имеется накопитель бесконечной ёмкости для буферизации поступивших требований, при этом ожидающие требования образуют очередь;

системы с накопителем конечной ёмкости (ожиданием и ограничениями), в которых длина очереди не может превышать ёмкости накопителя; при этом требование, поступающее в переполненную СМО (отсутствуют свободные места для ожидания), теряется.

45. Жизненный цикл программного средства.

определение потребностей; исследование и описание основных концепций; проектирование и разработка; испытания системы; создание и производство; распространение и продажа; эксплуатация; сопровождение и мониторинг; снятие с эксплуатации (утилизация).

46. Примеры классификации систем, их относительность.Выбор классификации в конкретных условиях.

■ по виду отображаемого объекта (технические, биологические, экономические и т.п. системы);

■ виду научного направления, используемого для их моделирования (математические, физические, химические и др.);

■ взаимодействию со средой (открытые и закрытые);

■ величине и сложности.

Предлагалось также различать следующие типы систем:

■ детерминированные и стохастические;

■ абстрактные и материальные (существующие в объективной реальности);

47. Открытые и закрытые информационные системы.

Закрытая система, как это становиться по названию - отграничена от окружающего мира. Взаимодействие происходит только внутри системы между ее структурными компонентами.

В противоположность закрытой системе, открытая система функционирует благодаря взаимодействию с окружающим миром. Первостепенное значение при этом имеет обмен энергией и информацией с окружающей средой, представленной системами разного калибра.

48. Целенаправленные, целеустремленные системы.

Целенаправленные системы –системы, имеющие свойство целенаправленности, т.е. управление ею направляет систему к определенному поведению или состоянию, компенсируя внешние возмущения. Достижение цели в большинстве случаев имеет вероятностный характер, так же как и поведение системы, и определяется мощностью управляющего устройства.

49. Классификация систем по сложности.

Различают большие, очень сложные, сложные и простые системы.

Признаком простой системы считают сравнительно небольшой объем информации, требуемый для ее успешного управления. Системы, в которых не хватает информации для эффективного управления, считают сложными.

50. Классификация систем по степени организованности.

выделяют классы хорошо организованных систем (их свойства можно описать в виде детерминированных зависимостей), плохо организованных (или диффузных) и самоорганизующихся (включающие активные элементы)

51. Классификация систем с управлением.

Назовем системой управления (системой с управлением) такую совокупность объекта управления и управляющего объекта, процесс взаимодействия которых приводит к выполнению поставленной цели управления.

Классификация: управляемые извне, самоуправляемые, с комбинированным управлением

52. Информация как ресурс.

Информация – это сведения, получаемые из различных источников, которые необходимо получить, изучить и исследовать, отвергнуть или принять, проверить и при необходимости перепроверить, превратить в ресурс, принять решение по его использованию и с прогнозировать ее общую выгоду (экономическую, социальную, технологическую, политическую и т.д.)

53. Закономерности взаимодействия части и целого: целостность (эмерджентность), интегративность.

Для того чтобы глубже понять закономерность целостности, необходимо, прежде всего, учитывать две ее стороны: свойства системы (целого) не является простой суммой свойств составляющих ее элементов (частей); свойства системы (целого) зависят от свойств составляющих ее элементов (частей).

Интегративность часто употребляется как синоним целостности. Однако некоторые исследователи выделяют эту закономерность как самостоятельную, стремясь подчеркнуть интерес не к внешним факторам проявления целостности, а к более глубоким причинам, обусловливающим возникновение этого свойства, к факторам, обеспечивающим сохранение целостности.

54. Закономерности иерархической упорядоченности систем: коммуникативность, иерархичность, основные особенности иерархической упорядоченности.

Коммуникативностьсоставляет основу определения системы, где система не изолирована от других систем, она связана множеством коммуникаций со средой, представляющей собой, в свою очередь, сложное и неоднородное образование, содержащее надсистему, подсистемы и системы одного уровня с рассматриваемой. Такое сложное единство со средой названо закономерностью коммуникативности, которая, в свою очередь легко помогает перейти к иерархичности как закономерности построения всего мира и любой выделенной из него системы.

Иерархичность

Необходимо учитывать не только внешнюю структурную сторону иерархии, но и функциональные взаимоотношения между уровнями. Например, в биологических организациях более высокий иерархический уровень оказывает направляющее воздействие на нижележащий уровень, подчиненный ему, и это воздействие проявляется в том, что подчиненные члены иерархии приобретают новые свойства, отсутствовавшие у них в изолированном состоянии (подтверждение положения о влиянии целого на элементы, приведенного выше), а в результате появления этих новых свойств формируется новый, другой «облик целого» (влияние свойств элементов на целое). Возникшее таким образом новое целое приобретает способность осуществлять новые функции, в чем и состоит цель образования иерархий.

Основные особенности иерархической упорядоченности:

1)В силу закономерности коммуникативности, которая проявляется не только между выделенной системой и ее окружением, но и между уровнями иерархии исследуемой системы, каждый уровень иерархической упорядоченности имеет сложные взаимоотношения с вышестоящим и нижележащим уровнями.По метафорической формулировке, каждый уровень иерархии обладает свойством «двуликого Януса»: «лик», направленный в сторону нижележащего уровня, имеет характер автономного целого (системы), а «лик», направленный к узлу (вершине) вышестоящего уровня, проявляет свойства зависимой части (элемента вышестоящей системы).Эта конкретизация закономерности иерархичности объясняет неоднозначность использования в сложных организационных системах понятий «система» и «подсистема», «цель» и «средство» (элемент каждого уровня иерархической структуры целей выступает как цель по отношению к нижележащим и как «подцель», а начиная с некоторого уровня, и как «средство» по отношению к вышестоящей цели), что часто наблюдается в реальных условиях и приводит к некорректным терминологическим спорам.

2)Важнейшая особенность иерархической упорядоченности как закономерности заключается в том, что закономерность целостности/эмерджентности (т.е. качественные изменения свойств компонентов более высокого уровня по сравнению с объединяемыми компонентами нижележащего) проявляется в ней на каждом уровне иерархии. При этом объединение элементов в каждом узле иерархической структуры приводит не только к появлению новых свойств у узла и утрате объединяемыми компонентами свободы проявления некоторых своих свойств, но и к тому, что каждый подчиненный член иерархии приобретает новые свойства, отсутствовавшие у него в изолированном состоянии.

55. Закономерности функционирования и развития систем: историчность, самоорганизация.

В последнее время все больше начинает осознаваться необходимость учета при моделировании систем принципов их изменения во времени, для понимания которых могут помочь рассматриваемые ниже закономерности.

Историчность

Хотя, казалось бы, очевидно, что любая система не может быть неизменной, что она не только возникает, функционирует, развивается, но и погибает, и каждый легко может привести примеры становления, расцвета, упадка (старения) и даже смерти (гибели) биологических и социальных систем, все же для конкретных случаев развития организационных систем и сложных технических комплексов трудно определить эти периоды. Не всегда руководители организаций и конструкторы технических систем учитывают, что время является непременной характеристикой системы, что каждая система подчиняется закономерности историчности, и что эта закономерность — такая же объективная, как целостность, иерархическая упорядоченность и др.

При этом закономерность историчности можно учитывать не только пассивно, фиксируя старение, но и использовать для предупреждения «смерти» системы, разрабатывая «механизмы» реконструкции, реорганизации системы для сохранения ее в новом качестве.

Закономерность самоорганизации

В числе основных особенностей самоорганизующихся систем с активными элементами названы способность противостоятьэнтропийным (энтропия в данном случае — степень неопределенности, непредсказуемости состояния системы и внешней среды) тенденциям, способность адаптироваться к изменяющимся условиям, преобразуя при необходимости свою структуру и т.п. В основе этих внешне проявляющихся способностей лежит более глубокая закономерность, базирующаяся на сочетании в любой реальной развивающейся системе двух противоречивых тенденций: с одной стороны, для всех явлений, в том числе и для развивающихся, открытых систем справедлив второй закон термодинамики («второе начало»), т.е. стремление к возрастанию энтропии; а с другой стороны, наблюдаются негэнтропийные (противоположные энтропийным) тенденции, лежащие в основе эволюции.

56. Закономерности осуществимости систем: эквифинальность, закон «необходимого разнообразия», закономерность потенциальной эффективности.

Эквифинальность как «способность в отличие от состояния равновесия в закрытых системах, полностью детерминированных начальными условиями, достигать не зависящего от времени состояния, которое не зависит от ее начальных условий и определяется исключительно параметрами системы».

В соответствии с данной закономерностью система может достигнуть требуемого конечного состояния, не зависящего от времени и определяемого исключительно собственными характеристиками системы при различных начальных условиях и различными путями. Это форма устойчивости по отношению к начальным и граничным условиям.

Закон необходимого разнообразия: разнообразие (энтропию) системы можно понизить не более чем на величину количества информации в управляющей системе об управляемой, которое равно разнообразию (энтропии) управления за вычетом потери информации от неоднозначного управления.

57. Закономерности формирования структур целей.

1)Зависимость способа представления структуры целей от стадии познания объекта или процесса. Цели могут представляться в виде декомпозиции во времени и декомпозиции в пространстве. На начальных этапах удобнее применять декомпозицию в пространстве. Представление развернутой последовательности подцелей в виде сетевой модели требует хорошего знания объекта исследования. Такое представление может быть использовано и как средство управления, когда руководитель хорошо представляет конечную цель и ее декомпозицию во времени и пространстве, но не уверен, что ее сразу поймут исполнители. Тогда он может выдвигать подцели постепенно, по мере достижения предыдущих. Наиболее типичным является представление структур целей в виде дерева целей.

2)Проявление в структуре целей закономерностей, целостности. Достижение целей вышестоящего уровня не может быть полностью обеспечено достижением подцелей, хотя и зависит от них. Потребности, мотивы, программы, влияющие на формулирование целей нужно исследовать на каждом уровне иерархии.

58. Классификации методов формализованного представления информационных систем.

59. Динамическое описание информационных систем.

60. Агрегатное описание информационных систем.

61. Операторы входов и выходов; принципы минимальности информационных связей агрегатов; агрегат как случайный процесс.

62. Информационное моделирование систем.

Информационное (кибернетическое) моделирование связано с исследованием моделей, в которых отсутствует непосредственное подобие физических процессов, происходящих в моделях, реальным процессам. В этом случае стремятся отобразить лишь некоторую функцию, рассматривают реальный объект как «черный ящик», имеющий ряд входов и выходов, и моделируют некоторые связи между выходами и входами. Таким образом, в основе информационных (кибернетических) моделей лежит отражение некоторых информационных процессов управления, что позволяет оценить поведение реального объекта. Для построения модели в этом случае необходимо выделить исследуемую функцию реального объекта, попытаться формализовать эту функцию в виде некоторых операторов связи между входом и выходом и воспроизвести данную функцию на имитационной модели, причем на совершенно другом математическом языке и, естественно, иной физической реализации процесса. Так, например, экспертные системы являются моделями ЛПР.

63. Семантико-энтропийный метод исследования систем.

64. Методы и подходы к формированию вербального описания проблемной ситуации.

65. Экспертные оценки: методы получения и анализа; достоинства и недостатки.

66. Понятие о методах организации сложных экспертиз.Морфологические методы.

67. Иерархия понятий: данные – информация – знания.

68. Компоненты информационного взаимодействия.

Информационное взаимодействие включает следующие обязательные компоненты: источник информации, переносчик информации (сигнал), канал связи, приемник информации.

69. Спектр информационных взаимодействий.

1. Понятие «информационные взаимодействия» имеет место не только в человеческих и социальных системах, но на любых уровнях сложности мира.

2. Любое взаимодействие информативно, но информационное взаимодействие содержит минимально достаточное количество информации.

3. Термин «информационные взаимодействия» употребляется для обозначения слабого импульса запускающего значительный процесс, что является проявлением нелинейности систем.

70. Структурная (статическая) и процессуальная (динамическая) составляющие информатики.

71. Информация и управление.

Управление -- это целенаправленное воздействие управляющего объекта науправляемый для организации его функционирования заданным образом. Оказывается, самые разнообразные процессы управления (в природе, обществе, технических устройствах) происходят сходным образом, основаны на одних и тех же принципах.

Любое управляющее воздействие, в какой бы форме оно производилось, можно рассматривать как информацию, передаваемую в форме команд. Например, при нажатии кнопки на пульте управления телевизором мы передаем команду "переключить канал". Как сказано в определении, команды отдаются не случайно, а целенаправленно. Иногда цель достигается после исполнения одной команды, чаще приходится пользоваться последовательностью команд. Вы уже знаете, что такая последовательность называется алгоритмом.

Достаточно ли односторонней передачи информации (только от управляющего объекта к управляемому)? Иногда, да. Но чаще желательно (а нередко, и необходимо) иметь возможность реагировать на изменения реальной ситуации, т.е. управляющий объект должен получать информацию от управляемого объекта и, в зависимости от его состояния, так или иначе менять управляющее воздействие. Для передачи информации о состоянии управляемого объекта служит обратная связь. Системы управления, содержащие ветвь обратной связи, называются замкнутыми, а не имеющие ее -- разомкнутыми.

72. Подходы к измерению информации.Понятие «количество информации».

Структурное - рассматривает дискретное строение массивов информации и их измерение простым подсчетом информационных элементов. (Простейшее кодирование массивов - комбинаторный метод.)

Статистическое направление оперирует понятием энтропии как меры неопределенности, то есть здесь учитывается вероятность появления тех или иных сообщений.

Семантическое направление учитывает целесообразность, ценность или существенность информации.

Эти три направления имеют свои определенные области применения. Структурное используется для оценки возможностей технических средств различных систем переработки информации, независимо от конкретных условий их применения. Статистические оценки применяются при рассмотрении вопросов передачи данных, определении пропускной способности каналов связи. Семантические используются при решении задач построения систем передачи информации разработки кодирующих устройств и при оценке эффективности различных устройств.

Количеством информации называют числовую характеристику информации, отражающую ту степень неопределенности, которая исчезает после получения информации.

73. Меры количества информации. Мера количества информации по Р. Хартли. Мера количества информации по Шеннону.

Количество информации - числовая величина, адекватно характеризующая

актуализируемую информацию по разнообразию, сложности, структурированности

(упорядоченности), определенности, выбору состояний отображаемой системы.

Мера, как было сказано выше, - непрерывная действительная неотрицательная

функция, определенная на множестве событий и являющаяся аддитивной (мера суммы

равна сумме мер).

Меры могут быть статические и динамические, в зависимости от того, какую

информацию они позволяют оценивать: статическую (не актуализированную; на самом деле оцениваются сообщения без учета ресурсов и формы актуализации) или

динамическую (актуализированную т.е. оцениваются также и затраты ресурсов для

актуализации информации).

1. Мера Р. Хартли. Пусть имеется N состояний системы S или N опытов с

различными, равновозможными, последовательными состояниями системы. Если каждое состояние системы закодировать, например, двоичными кодами определенной длины d, то эту длину необходимо выбрать так, чтобы число всех различных комбинаций было бы не меньше, чем N. Наименьшее число, при котором это возможно, называется мерой разнообразия множества состояний системы и задается формулой Р. Хартли: H=klogаN,

где k - коэффициент пропорциональности (масштабирования, в зависимости от

выбранной единицы измерения меры), а - основание системы меры.

2.Формула Шеннона дает оценку информации независимо,

отвлеченно от ее смысла:I = - Sumрi log2 рi,

где n - число состояний системы; рi - вероятность (или относительная частота)

перехода системы в i-е состояние, причем сумма всех pi равна 1.

Если все состояния равновероятны (т.е. рi=1/n), то I=log2n.

74. Связь мер количества информации по Р. Хартли и Шеннону.

Для случая равномерного закона распределения плотности вероятности мера Шеннона совпадает с мерой Хартли.

75. Определение количества информации в сообщении.

Пусть сообщение состоит из одного символа. Если вероятности появления всех символов одинаковы и равны P = 1/m, то количество информации, которое переносит символ, можно выразить как

Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 322; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!