Вопросы госэкзамена по специальности 230204 ИТМ

Теория информационных процессов и систем

1. Основные задачи теории систем. Терминология теории систем. Понятие информационной системы.

2. Информационная система. Классификация информационных систем.

3. Количественные и качественные методы описания информационных систем.

Моделирование систем

1. Моделирование: основные понятия и определения. Условия существования модели и ее основные функции.

Существо моделирования состоит в том, что в процессе изучения некоторых объектов он заменяется подобным ему вспомогательным представлением, которое называется моделью объекта.

Под моделированием понимается изучение объекта-оригинала, базирующееся на соответствии определенной части его свойств и свойств замещающего его объекта, включающее в себя построение модели, изучение ее и перенос полученных сведений на объект-оригинал.

Под объектом моделирования можно понимать любой объект реального мира, а также представление и знание о таком объекте.

Оригиналом называется объект, определенные свойства которого подлежат изучению методом моделирования.

Модель – это явление, технологическое устройство, знаковое определение или иной условный образ, который находится в определенном соответствии с объектом оригиналом.

Условия существования модели.

1. Должна существовать возможность отображения некоторой объективно-реальной или потенциально-реализуемой ситуации.

2. Наличие определенных правил установления взаимооднозначных соответствий между моделью и оригиналом

3. Простота и наглядность модели при отображении с необходимой полнотой и достоверностью той определенной части свойств оригинала, которая существенна именно в данном исследовании и при данной постановке задачи.

Функции модели.

В процессе создания модель выполняет, прежде всего, отражающую функцию, а при проведении исследований может выполнять функцию предсказания.

2. Классификация видов моделирования.

1. По степени полноты модели

1.1. Полные – в основе лежит полное подобие, которое проявляется как во времени, так и в пространстве.

1.2. Неполные - характерно неполное подобие модели изучаемому объекту.

1.3. Приближенные - в основе лежит приближенное подобие, при котором некоторые стороны функционирования реального объекта не моделируются совсем.

2. По характеру изучаемых процессов в системе S

2.1. Детерминированное и стохастическое

2.1.1. Детерминированное – отображает детерминированные процессы (процессы, в которых предполагается отсутствие любых случайных воздействий)

2.1.2. Стохастическое – отображает вероятностные процессы и события. Анализируется ряд реализаций случайного процесса и оцениваются средние характеристики, т.е. набор однородных реализаций.

2.2. Статическое и динамическое

2.2.1. Статическое – описания поведения объекта в какой-либо момент времени.

2.2.2. Динамическое – отражает поведение объекта во времени.

2.3. Дискретное, дискретно-непрерывное и непрерывное

2.3.1. Дискретное – для описание процессов, которые предполагаются дискретными.

2.3.2. Дискретно-непрерывное – используется, когда хотят выделить наличие как дискретных, так и непрерывных процессов.

2.3.3. Непрерывное – для описание процессов, которые предполагаются непрерывными.

3. По форме представления объектов

3.1. Мысленное - часто является единственным способом моделирования объектов, которые либо практически нереализуемы в заданном интервале времени, либо существуют вне условий, возможных для их физического создания. Разделяется на наглядное, символическое и математическое.

3.1.1. Наглядное – на базе представлений человека о реальных объектах создаются различные наглядные модели, отображающие явления и процессы, протекающие в объекте. Разделяется на гипотетическое, аналоговое и макетирование.

3.1.1.1. Гипотетическое – в основу закладывается некоторая гипотеза о закономерностях протекания процесса в реальном объекте, которая отражает уровень знаний исследователя об объекте и базируется на причинно-следственных связях между входом и выходом изучаемого объекта. Используется, когда знаний об объекте недостаточно для построения формальных моделей.

3.1.1.2. Аналоговое – основывается на применение аналогий различных уровней. Наивысший уровень – полная аналогия (применимо только для простых объектов). С усложнением объекта используются аналогии следующих уровней.

3.1.1.3. Макетирование – основывается на создании мысленного макета. Мысленный макет может применяться в случаях, когда протекающие в реальном объекте процессы не поддаются физическому моделированию, либо может предшествовать проведению других видов моделирования. В основе построения лежат аналогии, базирующиеся на причинно-следственных связях между явлениями и процессами в объекте.

3.1.2. Символическое – заключается в создании логического объекта, который замещает реальный и выражает основные свойства его отношений с помощью определенной системы знаков или символов. Разделяется на языковое и знаковое.

3.1.2.1. Языковое – в основе лежит некоторый тезаурус, образованный из фиксированного набора входящих понятий. В отличие от словаря, тезаурус очищен от неоднозначности.

3.1.2.2. Знаковое – вводятся знаки – условные обозначения отдельных понятий и операции между этими знаками. Затем с помощью знаков отображается набор понятий – составляются цепочки слов и предложений. С помощью операций теории множеств можно в отдельных символах дать описание реального объекта.

3.1.3. Математическое – процесс установления соответствия данному реальному объекту некоторого математического объекта, называемого математической моделью и исследование этой модели, позволяющее получать характеристики рассматриваемого реального объекта. Разделяется на аналитическое, имитационное и комбинированное.

3.1.3.1. Аналитическое – характерно, что процессы функционирования элементов системы записываются в виде функциональных соотношений или логических условий. Может быть исследована аналитическими, численными и качественными методами.

3.1.3.2. Имитационное - реализующий модель алгоритм воспроизводит процесс функционирования системы S во времени, причем имитируются элементарные явления, составляющие процесс, с сохранением их логической структуры и последовательности протекания во времени, что позволяет по исходным данным получить сведения о состояниях процесса в определенные моменты времени, дающие возможность оценить характеристики системы S. Основное преимущество – возможность решения более сложных задач. В настоящее время – наиболее эффективный метод исследования больших систем.

3.1.3.3. Комбинированное – при построение модели проводится предварительная декомпозиция процесса функционирования объекта на составляющие подпроцессы, и для тех из них, где это возможно, используются аналитические модели, а для остальных подпроцессов строятся имитационные модели.

3.2. Реальное – возможность исследования различных характеристик либо на реальном объекте целиком, либо на его части. Такие исследования могут проводиться как на объектах, работающих в нормальных режимах, так и при организации специальных режимов для оценки интересующих исследователя характеристик Является наиболее адекватным, но при этом его возможности с учетом особенностей реальных объектов ограничены. Разделяется на натурное и физическое.

3.2.1. Натурное - проведение исследования на реальном объекте с последующей обработкой результатов эксперимента на основе теории подобия. При функционировании объекта в соответствии с поставленной целью удается выявить закономерности протекания реального процесса. Разделяется на научный эксперимент, производственный эксперимент и комплексные испытания

3.2.1.1. Научный эксперимент - характеризуется широким использованием средств автоматизации проведения, применением весьма разнообразных средств обработки информации, возможностью вмешательства человека в процесс проведения эксперимента.

3.2.1.2. Производственный эксперимент - реализация натурного моделирования путем обобщения опыта, накопленного в ходе производственного процесса

3.2.1.3. Комплексные испытания - моделирование осуществляется путем обработки и обобщения сведений, проходящих в группе однородных явлений.

3.2.2. Физическое - исследование проводится на установках, которые сохраняют природу явлений и обладают физическим подобием. В процессе физического моделирования задаются некоторые характеристики внешней среды и исследуется поведение либо реального объекта, либо его модели при заданных или создаваемых искусственно воздействиях внешней среды. Разделяется на моделирование в реальном масштабе времени и в нереальном масштабе времени.