Концептуальное модельное представление задачи как системы

Деятельность человека имеет две основные формы: умственную - “деятельность мозга” и физическую - “деятельность рук”. Очевидно, что и умственная и физическая деятельность сопряжены с постоянной необходимостью решения разнообразных задач. Спектр таких задач определяется многочисленными факторами, как существенными, так и малозначимыми. К существенным факторам, прежде всего, следует отнести причины возникновения задачи. В качестве первопричины, порождающей задачу, выступают потребности человека. Удовлетворение потребностей осуществляется в процессе взаимодействия человека не только с внешней, но и с собственной внутренней средой, т.е. с природой, с другими людьми или самим собой. Реализация потребностей всегда связана с решением соответствующих этим потребностям задач. Практически весь спектр потребностей человека определяется тремя сферами его деятельности: материальной, социальной и духовной. Следовательно, можно констатировать, что возникновение задач обусловлено материальными, социальными и духовными факторами. К существенным факторам, определяющим содержание и свойства задач, следует также отнести: предметную область существования задачи, её размерность и уровень сложности, степень определенности, возможности формализации, полноту исходных данных, требования к конечному результату, а также ряд других свойств, характеристик, параметров и особенностей.

На представленном выше рисунке отражена концептуальная архитектура задачного решающего комплекса. Интеллектуальная решатель взаимодействует с концептуальной моделью, которая, в свою очередь, взаимодействует с интеллектуальными интерфейсами, посредством которых в решатель загружаются пользовательские задачи.

Концептуальная модель задачи разрабатывалась на основе методов системно-комплексного анализа (СК - анализа) “внутреннего устройства задачи”, как целостной системы, и её внешнего окружения - среды существования задачи. Для успешного разрешения проблемы создания КМЗ использовались:

• системно-комплексный подход и СК-анализ;

• основы теории концептуального моделирования;

• методологические аспекты метамоделирования;

• технология концептуального метамоделирования (КММ - технология), а также метод раскрытия неопределённости системной задачи на уровне её концептуального представления, основанный на метазадачной технологии и рекурсивных механизмах, приводящий к рекурсивным и взаимнорекурсивным структурам системной КМЗ.

Изложенный подход к созданию и использованию КМЗ по своей сути может быть определен как концептуальная метамодельная технология автоматизированного описания, представления, постановки и решения системных задач.

Многоуровневое представление концептуальной модели системной задачи осуществляется на основе метода стратификации. Для формирования страт - уровней организации задачи необходим критерий или основание стратификации. В качестве такого критерия в рассматриваемом случае целесообразно выбрать показатель неопределённости системной задачи . В соответствие с указанным критерием введём качественную шкалу неопределённости. На шкале неопределённости ранжируем компоненты концептуальной модели, представленной системой кортежей (1), по степени возрастания неопределённости. При этом будет иметь место следующая последовательность страт - уровней неопределённости системной задачи:

• конечного результата — решения - ;

• исходных данных (начальной информации) - ;

• показателя адекватности - ;

• программы решения задачи - ;

• алгоритма решения задачи - ;

• метода решения задачи - ;

• цели системной задачи - ;

• среды существования задачи - .

Графическая интерпретация шкалы неопределённости имеет вид, представленный на рис.1. В последовательности страт (см. рис. 1) определённость задачи возрастает при движении по шкале сверху вниз. При этом, каждый выделенный на шкале уровень - страта разбивает её на две части. Верхняя часть шкалы включает все известные (определённые) компоненты, а нижняя - компоненты, которые необходимо определить, т.е. неизвестные.

Рис. 2. Ранжированное представление компонентов системной задачи

по шкале неопределённости

Полное описание концептуальной модели задачи, а также методов и теорий их возникновения и т. п. даны в статье [1]. В рамках данной работы мы рассмотрим работу компонента генератора вспомогательной задачи.

На рисунке выше представлены компоненты концептуальной модели системной задачи.

КМСЗ – концептуальная модель системной задачи

ПЦНД – критерии полноты, целостности, необходимости, достаточности

Ан-р – анализатор

ГВЗ – генератор вспомогательных задач

КМВЗ – концептуальная модель вспомогательной задачи

На основании концептуальной модели системной задачи, которая представляется концептом 0го ранга (К) мы разворачиваем пирамиду, каждым уровнем которой будут соответствующие концептуальные вспомогательные задачи (В).

На рисунке выше представлена многоуровневая рекурсивная концептуальная модель задачной системы. От компонента 0го ранга мы рекурсивно переходим вниз на компоненты более низких рангов, причём каждый из них может быть рассмотрен как вершина своей пирамиды. По достижению результата мы возвращаемся наверх к первоначальной задаче.