
- •Теория информационных процессов и систем Теоретические материалы для самостоятельной работы
- •Кафедра "Информационные технологии"
- •Содержание
- •Основные задачи теории информационных систем
- •1.1. Макропроектирование и микропроектирование
- •1.2. Объект и субъект.
- •2. Основные понятия и свойства системы
- •2.1. Определение системы
- •2.2. Связь объекта с внешней средой
- •2.2.1. Внешняя среда.
- •2.2.2. Кибернетическая модель объекта.
- •2.2.3. Классификация входов и выходов объекта.
- •2.2.4. Выделение системы.
- •2.3. Основные понятия строения и функционирования информационных систем
- •2.3.1. Свойство.
- •2.3.2. Элемент.
- •3. Виды информационных систем
- •3.1 Классификация информационных систем
- •Технические, экономические, социальные, биологические и др. Системы.
- •Детерминированные и стохастические системы
- •Открытые и закрытые системы
- •3.2. Классификация систем по сложности
- •Сложность системы.
- •Взаимосвязь и взаимодействие между элементами в бс.
- •Закономерности систем
- •4.1. Закономерности взаимодействия части и целого
- •4.1.1. Целостность (эмерджентность)
- •4.1.2. Аддитивность
- •Прогрессирующая изоляция и прогрессирующая систематизация
- •4.1.2. Закономерности иерархической упорядоченности систем Интегративность
- •Коммуникативность
- •Эквифинальность
- •Закон необходимого разнообразия
- •Закономерность осуществимости и потенциальной эффективности систем
- •Закономерность целеобразования
- •Системный подход и системный анализ
- •5. Принципы построения иерархических информационных систем.
- •5.1. Виды и формы представления структур
- •5.2. Формализация иерархических понятий
- •5.2.1.Координация
- •5.2.2. Декомпозиция
- •5.2.3.Агрегация
- •6. Методы и модели описания информационных систем
- •6.1. Качественные методы описания систем
- •6.1.1. Эвристические методы решения творческих задач
- •6.1. Организация мозгового штурма
- •6.2. Критерии оценки идей
- •6.1.2.Методы типа сценариев.
- •6.1.3. Метод «дерева целей»
- •6.3. Дерево целей
- •6.1.4. Методы экспертных оценок.
- •6.1.5. Мажоритарная система выбора
- •А) Различные правила голосования
- •Б) Парадоксы голосования
- •6.1.6. Морфологические методы
- •6.2. Количественные методы описания систем.
- •6.3. Человеко – машиннные системы
- •6.3.1. Экспертные системы
- •6.3.2. Системы поддежки принятия решенй (сппр)
- •Основные виды сппр
- •7. Моделирование систем
- •7.1. Определение, структура, характеристики моделей
- •7.2. Соответствие между моделью и действительностью:
- •7.3. Классификация моделей по их назначению
- •7.4. Основные принципы моделирования
- •7.5. Классификация видов моделирования систем
- •8. Кибернетический подход к описанию ис.
- •8.1 Управление как процесс.
- •Штриховой линией выделена система управления (су), выполняющая функцию реализации целей управления z*, формируемых субъектом.
- •8.2 Системы управления (су) и сложный объект управления.
- •9. Динамическое описание ис
- •9.1. Модели ис в терминах «вход-выход»
- •9.2 Операторы переходов и выходов детерминированной ис без последствий
- •9.3 Детерминированные ис без последствий с входными сигналами двух классов.
- •9.4. Детерминированные ис с последствиями.
- •Стохастические системы.
- •Сигналы в системах (в разработке)
- •11. Информационные аспекты изучения систем
- •11.1. Энтропия, как мера степени неопределенности состояния физической системы
- •Энтропия сложной системы
- •Энтропия и информация
- •. Задача кодирования сообщений. Код Шеннона-Фено
- •Пропускная способность канала без помех.
- •. Пропускная способность канала с помехами.
- •Литература
5.2.2. Декомпозиция
Принцип декомпозиции (децентрализации) состоит в разбиении системы на подсистемы обладающие требуемыми свойствами.
Рассмотрим некоторые наиболее часто применяемые стратегии декомпозиции.
Функциональная декомпозиция базируется на анализе функций системы.
Основанием разбиения на функциональные подсистемы служит общность функций, выполняемых группами элементов.
Декомпозиция по жизненному циклу. Признак выделения подсистем -
изменение закона функционирования подсистем на разных этапах цикла существования системы «от рождения до гибели».
Декомпозиция по физическому процессу. Признак выделения подсистем - шаги выполнения алгоритма функционирования подсистемы, стадии смены состояний.
Применяется эта стратегия только тогда, когда целью модели является описание физического процесса как такового.
Структурная декомпозиция. Признак выделения подсистем - сильная связь между элементами по одному из типов отношений (связей), существующих в системе логических, информационных, иерархических, энергетических и т.п.).
На рисунке представлены потоки информации, которые характерны при декомпозиции организационных систем.
Расчленение глобальной задачи на локальные подзадачи, связано с необходимостью децентрализовать управление сложной системой. Привлекая для этого управляющие органы составляющих ее подсистем.
Процесс корректировки указаний и предложений повторяется до полного согласования.
Математическое исследование описанного процесса получило развитие в методах Данцига-Вульфа и Корнаи-Липтака.
Декомпазиционный метод Данцига-Вульфа был разработан Дж. Данцигом и Ф. Вульфом (США) в 1960 г. В этом методе центр спускает информацию в виде цен, а получает них в виде предполагаемых объемах затрат и выпусков.
Этот метод относиться к задачам линейного программирования, в которых искомые переменные группируются в блоки, связанные в единую задачу.
В методе Корнаи-Липтака центр спускает план в натуральных показателях, а информация в форме оценок в центр поступает от предприятий.
5.2.3.Агрегация
Является одним из методов синтеза сложных систем, т.е. процесса построения отдельных подсистем с известными характеристиками. Таким образом агрегация может рассматриваться как противоположность декомпозиции.
Пример.
Управляющее устройство УУ получает от
системы высшего уровня некоторое
количество ресурсов A,B,…,P
и распределяет их между объектами
управления
,
Здесь
- ресурс объекта
,
- продукция объекта
.
Задача
состоит в определении таких значений
переменных
,
,
которые максимизируют суммарный выход
при соблюдении условий
;
;
…
,
,
…
В рассмотренном
случае агрегации предполагается, что
выходные эффекты
аддитивным образом содействуют достижению
общей цели
.
Отметим, что не при любом выборе агрегированных переменных от исходной модели можно перейти к адекватной агрегированной модели, т.е. к такой модели, состояние выходов которой совпадает с агрегатными состояниям выходов исходной модели. В тех случаях, когда построенная агрегированная модель адекватна исходной, говорят, что агрегирование совместно.
Литература
Месарович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых систем. – М.:Мир, 1973. – 344 с.
Черняк Ю.И. Системный анализ в управлении экономикой. – М.:Экономика, 1975. – 191 с.