2.3 Основные положения теории сложных систем

Целенаправленность процесса функционирования КСЗИ является одной из важных ее особенностей, позволяющих от­нести КСЗИ к классу сложных информационных систем. Фор­мализация целей функционирования КСЗИ в виде некоторой системы критериев оптимальности либо обобщенного критерия связана с определением всех свойств КСЗИ, оказывающих влияние на достижение цели, введением их количественной меры - системы показателей качества, выбором процедуры редукции, нормализации и скаляризации (свертки) вектора показателей ка­чества и получением обобщенного критерия оптимальности КСЗИ либо показателя эффективности ее функционирования.

Весомый вклад в создание научных основ формулировки систем критериев внесли работы Е.С. Вентцель, Н.П. Бусленко. Б.Р. Левина и др., в которых были сформулиро­ваны основные требования к системам критериев (адекватность целям, простота, минимальная размерность, возможность анали­тического представления и использования эффективных методов исследования) и даны общие рекомендации по их достижению.

Как и в любой научной дисциплине, в теории систем для обозначения используемых понятий применяется специаль­ная терминология.

Базовыми понятиями теории систем являются:

• операция;

• цель операции;

• система;

• задача системы;

• стратегия;

• операционная система;

• операционный комплекс.

Операция - это упорядоченная совокупность (система) вза­имосвязанных действий, направленных на достижение опреде­ленной цели.

Применительно к КСЗИ, операция - это целенапра­вленный процесс ее функционирования. Именно наличие общей цели объединяет множество объектов в систему.

Нераздельным атрибутом операции является конечная ее длительность, называемая операционным временем.

Цель - это требуемый (желаемый) исход операции.

Пока нет цели, нет и операции. В рамках теории систем предполагается, что цепь операции - единственная. Опера­ция, преследующая несколько целей - это совокупность одноце­левых операций. При этом эффективности отдельных таких опе­раций могут быть разными. Если цели этих операций взаимосвя­заны, то иногда их совокупность может рассматриваться как одна обобщенная цель.

Цель считается достигнутой, если путем преобразования функционирующей системой некоторых ресурсов получен соот­ветствующий ее результат (исход операции).

Система - это целостное множество (совокупность) взаимо­связанных объектов (предметов - элементов системы).

Сложная система (СС) - это система, характеризующаяся множеством возможных состояний, каждое из которых описы­вается набором значений ее конкретных параметров.

СС характеризуется сложным строением и сложным поведе­нием. Все рассматриваемые в теории эффективности системы -сложные.

Сложная система КСЗИ - это человеко-машинная (эргодическая) система, множе­ство взаимосвязанных материальных объектов (средств и ком­плексов ВТ, связи, средств защиты, обслуживающих их групп людей, документов), непосредствен­но участвующих в проведении операции (функционировании предприятия) и объединенных общей целью (защищенный обмен информаци­ей).

Подсистема (субсистема) - это сложная система меньшего масштаба, чем исходная, организационно входящая в послед­нюю. реализующая самостоятельную операцию, цель которой подчинена цели операции, проводимой исходной системой, яв­ляющейся по отношению к подсистеме подсистемой (суперсистемой).

Элемент системы - это объект, входящий в состав системы. но не имеющий в рамках конкретной операции самостоятельной цели и не подлежащий расчленению на части.

Понятия подсистемы и элемента сугубо модельные и в этом смысле условные. Так, одна и та же совокупность объектов мо­жет в рамках одной операции являться элементом, в рамках дру­гой - подсистемой, в рамках третьей - системой или даже супер­системой.

Элементы сложной системы функционируют во взаимо­действии, в результате чего свойства сложной системы опреде­ляются не только (и не столько) свойствами ее элементов и под­систем, но и характером взаимодействия между ними, т.е. новы­ми, так называемыми системными свойствами.

Комплекс - это совокупность объектов (систем, подсистем, элементов) различной физической природы, объединенных об­щей целью, но с менее жесткими, чем в системе, организацион­ными связями.

Задача системы - это требуемый исход операции, который должен быть достигнут в результате функционирования КСЗИ при заданном расходе ресурсов, за заданное время и характеризуемый заданным набором количественных данных.

Другими словами, задача - это конкретизированная цель. По-существу, цель операции становится задачей системы, если конкретизированы количественные характеристики требуемого результата и отпускаемых на его получение ресурсов и времени. Практически цель операции достигается путем выполнения си­стемой последовательности задач.

Если цель операции сформулирована (задача системы по­ставлена), то может быть начата разработка альтернативных способов (планов, программ) достижения цели (выполнения за­дачи). Из набора альтернативных планов наилучший выбирается на основе тех или иных концепций и вытекающих из них прин­ципов, которые формально выражаются в форме критериев (правил суждения).

Стратегия - это определенная организация и способ прове­дения операции (применения системы связи).

Результаты операции - это совокупность всех ее эффектов (последствий) – см. рис.2.1.

Различают операции:

• положительные и отрицательные;

• прямые и косвенные (побочные).

Кроме того, в рамках каждого из блоков данной схемы ре­зультаты могут быть однородными и неоднородными.

Целевой эффект операции - это результат, ради получения которого проводится операция.

Ресурсы - это запасы материи (сырья), энергии, информации, времени, а также технические и людские ресурсы, необходимые для проведения операции и получения требуемого целевого эф­фекта.

Ресурсы могут быть классифицированы по структуре и по динамике превращения в целевой эффект.

По структуре ресурсы делятся на однородные и неоднород­ные.

Однородность ресурсов существенно упрощает исследование операции и ее эффективности, однако подобные операции крайне редки (если вообще существуют). По динамике превращения в целевой эффект различают ре­сурсы:

• активные и пассивные;

• динамические и статические.

ресурс трудовой - людской (П, Д) и т.д.

Свойство - это объективная особенность объекта, зависящая от его строения и характеризующая отдельную его сторону (аспект).

Операционная система (ОС) - это совокупность объектов (как материальных, так и нематериальных: информация, время и т.д.), в результате взаимодействия которых реализуется операция.

Операционный комплекс (OK) - это совокупность объектов, включающая в себя в качестве элементов операционную систему, суперсистему и окружающую среду.

Окружающая среда (ОКС) - это совокупность объектов, не входящих в операционную систему, непосредственного участия в операции не принимающих, но обусловливающих операционную ситуацию и оказывающих влияние на ЦПФС и его исход.

Каждый исследуемый объект обладает определенными свойствами, обуславливающими его качество.

Квалиметрия - это научная область, в которой разрабаты­ваются методологические основы, методы и методики количе­ственного оценивания и анализа качества объектов.

Качество - это свойство или совокупность свойств объекта, обусловливающих его пригодность для использования по назна­чению.

Каждое из свойств объекта может быть описано с помощью некоторой переменной, значение которой характеризует меру (интенсивность) его качества относительно этого свойства.

Эту меру называют показателем свойства или единичным, частным показателем качества (ЧПК) объекта.

Уровень качества объекта характеризуется значениями сово­купности показателей его существенных - атрибутивных свойств (АС) , т.е. свойств, необходимых для соответствия объекта его назначению. Эта совокупность называется показателем качества.

Показатель качества объекта - это вектор, компоненты ко­торого суть показатели его отдельных свойств, представляющие собой частные, единичные показатели качества объекта.

Критерий оценивания качества - это руководящее правило (условие или совокупность условии), вытекающее из принятых (положенных в основу исследования) концепций и принципов оценивания, реализуемое при принятии того или иного решения (проектного, организационного, управленческого и т.п.) о ка­честве исследуемого объекта.

При оценивании качества любого объекта, описываемого n -мерным векторным показателем, реализуется совокупность кри­териев, каждый из которых в общем случае может принадлежать одному из классов:

• классу {G} критериев пригодности;

• классу {0} критериев оптимальности;

• классу {S } критериев превосходства.

Оценка качества - числовая характеристика показателя ка­чества, получаемая опытным путем или с помощью расчетов (при косвенных измерениях) с использованием модели показателя ка­чества.

По определению, качество - это свойство или совокупность существенных свойств объекта, обусловливающих его пригод­ность для использования по назначению. Применительно к целе­направленному процессу подобные его свойства - атрибуты на­зываются операционными. К ним относятся:

• результативность;

• ресурсоемкость;

• оперативность.

Результативность ЦП характеризуется получаемым в его результате целевым эффектом. Она обусловливается способ­ностью операции давать целевой эффект (т.е. результат, ради ко­торого проводится операция). Применительно к КСЗИ это свой­ство операции называется безопасностью.

Ресурсоемкость ЦП характеризуется расходом операцион­ных ресурсов всех видов (материально-технических, энергетиче­ских, информационных, временных, финансовых, людских и т.п.), потребных для проведения операции и получении целевого эффекта.

Оперативность ЦП характеризуется расходом операционно­го времени, т.е. времени, потребного для достижении цели опе­рации.

Эффективность - это комплексное операционное свойство целенаправленного процесса функционирования системы, харак­теризующее его приспособленность к достижению цели реализуемой КСЗИ операции (к выполнению стоящей перед КСЗИ зада­чи).

Любой показатель эффективности операции должен удо­влетворять совокупности общих требований, чтобы соответство­вать своему предназначению:

• представительность (адекватность);

• критичность (чувствительность);

• комплексность (полнота);

• стохастичностъ;

• "простота".

Представительный показатель позволяет оценивать эффек­тивность операции по достижении ее основной (а не второсте­пенных) цепи. Цель операции должна находить свое прямое от­ображение в показателе ее эффективности.

Критичный показатель чувствителен к изменениям иссле­дуемых характеристик.

Комплексный (единый) показатель позволяет решать задачу исследования эффективности операции без привлечения других ее характеристик.

Стохастичный (вероятностный) показатель позволяет учи­тывать неопределенность условий проведения операции, обус­ловленную воздействием случайных факторов и всегда сопут­ствующую исследованию операции и ее эффективности.

Показатель эффективности должен быть достаточно про­стым (при необходимой комплексности), чтобы его вычисление и последующий анализ эффективности операции могли быть реа­лизованы в приемлемые сроки и имели бы наглядную интерпре­тацию.

Всем перечисленным требованиям удовлетворяет показатель эффективности, представляющий собой вероятность достиже­ния цели операции (или вероятность выполнения задачи КСЗИ) -- Pдц.

Критерий оценивания эффективности - совокупность усло­вий, определяющих цели операции и в соответствии с ними при­годность, оптимальность или превосходство исследуемой опера­ции.