1375

построения теоретического знания и практической деятельности; во-вторых, при системном подходе познавательный процесс

носит комплексный междисциплинарный характер; в-третьих, он нацелен на получение не отдельных, отрывочных

знаний о предмете, а связанных воедино, интегрированных. Принципы развития, единства материального мира и объектов,

его составляющих, лежат в основе системного исследования любых процессов и явлений. Чем сложнее объект и чем больше его социальная значимость, тем теснее его связи и зависимость от общества и мировоззрения.

Системный подход является философией системного исследования. Его философские идеи заложены в представлениях о единстве и многообразии объектов реального мира, их целостности, познаваемости. Но вместе с тем системный подход базируется на конкретном научном знании, с помощью которого выявляются особенные и единичные свойства целостных образований.

В то же время в практическом приложении системного подхода заметен упор на равновесное состояние системы, ее внутреннюю непротиворечивость. Но тем не менее, именно динамичность, противоречивость характеризуют все системные объекты. Их целостность существует в развитии. Она достигается не отсутствием внешних и внутренних противоречий, а их своевременным разрешением. Неоспоримым достоинством при системном исследовании является ориентация на расчленение объекта на противоположности, поиск источника самодвижения во внутренних противоречиях. Основа его функционирования - взаимодействие присущих ему противоречивых свойств.

Системный подход позволяет также изучать различные процессы и явления через их разнокачественность, тождество в многозначности. Речь идет об исследовании объектов, которые одновременно могут обладать существенно разными и даже противоположными качествами. Без этого часто невозможно обойтись, чтобы составить объективный и верный образ анализируемой системы.

Системный подход требует рассмотрения системного объекта не только в движении, развитии, но и во всем многообразии его связей и отношений. Это требование предостерегает от односторонности, абсолютизации внешних или внутренних связей и отношений. Только их анализ превращает системное исследование в

познание, выводит его на выявление законов и закономерностей структуры, функционирования и развития целостных объектов. Без всестороннего анализа всех связей и отношений процесса или явления оказывается невозможным его целостное видение.

При анализе конкретного системного объекта используется совокупность терминов из различных научных областей. Но все они подобраны таким образом, что находятся в неразрывной связи друг с другом, обеспечивающей достижение конечной цепи, а именно получения целостного знания о предмете.

Понятия целого и части в четко выделенных системах получают свое название. Целым может называться атом, но тогда его частями будут электроны, нейтроны и протоны. В качестве целого может быть представлена Солнечная система, а ее части при этом получат названия конкретных планет, входящих в ее состав.

Таким образом, системный подход на основе диалектики является методологией системного исследования. Он сосредоточивает внимание на получении универсального знания о системных объектах, их качественной определенности, закономерностях существования, механизмах взаимодействия, образующих целостность компонентов, характере и содержании их связей и отношений. Его отличительная особенность состоит в том, что при исследовании конкретных процессов и явлений он вбирает в себя все уровни, соединяет в себе аппарат философии и специальных научных дисциплин. Только таким образом методологически обеспечивается целостность познания объектов.

1.4. Интеллектуальные схемотехники и их использование в создании моделей систем

Вопросы для рассмотрения: Качественный анализ (моделирование) как необходимое условие исследования гетерогенных систем. Схематизация и геометризация рассуждений: краткая история вопроса, современное состояние. Понятие интеллектуальных схемотехник: применение в междисциплинарных исследованиях и проектах, инновационное содержание.

Рекомендуемая литература: 2.

Перечень дополнительных ресурсов: 1,3,4.

Наименование вида самостоятельной работы: Изучение ли-

тературы, подготовка к лабораторным работам; подготовка докладов;

выполнение заданий для самостоятельной работы Схемотехника — научно-техническое направление,

занимающееся проектированием, созданием и отладкой (синтезом и анализом) электронных схем и устройств различного назначения.

Под "интеллектуальными системами управления" (ИСУ), в общем случае, понимается предельный по сложности класс систем автоматизированного управления (САУ), ориентированных на приобретение, обработку и использование некоторой дополнительной информации, понимаемой как "знание". Такие системы предназначены для работы в условиях неопределенности (невозможности точного математического описания) информации о свойствах и характеристиках системно-сложных объектов и среды их функционирования.

В условиях работы реальных систем с высоким уровнем неопределенности информации для построения систем управления (СУ) неизбежно применение новых информационных технологий, ориентированных на потоки контекстно-зависимой информации, то есть фактическая разработка новых принципов построения интеллектуального управления - теории ИСУ для систем высших уровней системной сложности.

Теория ИСУ опирается на системный подход в том смысле, что она, ориентируясь на системную, а не на описательную сложность, оставляет систему во внешнем мире и признает существование внутренней целевой установки хотя бы на уровне поддержания стабильности своего существования. Внутреннее и внешнее управление интеллектуальны во взаимодействии, в акте взаимной контекстной ситуационной оценки информации.

Управление, как САУ, дополнено экспертными и эвристическими подходами. Управление же, как руководство, считается деятельностью, достаточно обеспеченной математикой и требующей только вычислительных мощностей для решения систем из многих дифференциальных уравнений, или даже просто решения задач линейного или нелинейного программирования.

Автоматизация, как включение человека в процесс принятия решений, устраняла все проблемы в корне: нет функционала - есть "экспертно" полученное решение.

Рассмотрим некоторые возможные перспективы тематики интеллектуальных систем измерений и интеллектуального управления.

Управление и информация требуют использования баз знаний. Интеллект является атрибутом сложной системы и

характеристикой ее отношения к внешнему миру.

Интеллект, как атрибут сложной системы, определяется формированием "образа" (изменением структуры внутренних связей в базе знания), влияющего на реакцию на внешние воздействия. Он проявляется только в актах общения со столь же сложными объектами и активизируется в системе в процессе реорганизации внутренних информационных связей.

Основной цикл управления интеллектуальной системы основан на работе со знанием. Классический основной цикл управления не может быть распространен на системы, требующие интеллектуального управления, потому, что управление через "образ" во-первых требует существенного учета конкретного накопленного знания, формально распределенного между руководителем и системой, а во-вторых, более критично к изменению информации в процессе принятия решения. Соответственно, ИСУ, опирающаяся на принятие решений с использованием знания, имеет совершенно отличный основной цикл управления. Следующие два пункта рассматривают теоретическую возможность реализации интеллектуальной системы с использованием конечного автомата.

Интеллектуальные свойства системы "объект - управление" имеют дискретное проявление.

Теория ИСУ утверждает, что при ориентации на определение интеллектуальности, данное через базу знания, система управления может обладать интеллектуальными свойствами лишь на некоторых отрезках времени, в течение которых происходят модификации базы знания, что эквивалентно восприятию системой нового контекста. В каждом акте управления при фиксированной текущей структуре базы знания "интеллектуальные" свойства системы не являются строго необходимыми (база знания структурно фиксирована и не отличается в текущий момент времени от базы данных).

Аппарат реструктуризации баз знания базируется на механизмах, аналогичных "функции расстановки". Теория ИСУ базируется на механизмах реструктуризации данных, по реализации аналогичных конечной аппроксимации функции расстановки, которая по существу не является рекурсивной, а может быть и рекурсивноперечислимой (т.е. не является множеством значений некоторой

рекурсивной функции). Исходя из сказанного, для правомерного использования конечного автомата (компьютера) в составе интеллектуальной системы, теория должна рассматривать возможность построения абстрактных конструкций, реализующих невычислимые в обычном смысле объекты.

1.5. Интеллектуальные схемотехники кибернетики

Вопросы для рассмотрения: Понятие о блок-схемах и органиграммах. Чёрный ящик, его схематическое представление и механизм работы. Универсальная схема взаимодействия (Ю. Одум). Концепция функциональных систем П.К. Анохина и её схематическое выражение. Принципы работы кибернетических схем и особенности их приложения к материалам курсовой работы.

Рекомендуемая литература: 2.

Перечень дополнительных ресурсов: 1,3,4.

Наименование вида самостоятельной работы: Изучение ли-

тературы, подготовка к лабораторным работам; подготовка докладов; выполнение заданий для самостоятельной работы

которых отдельные шаги изображаются в виде блоков различной формы, соединенных между собой линиями, указывающими направление последовательности. Правила выполнения регламентируются ГОСТ 19.701-90 «Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения»[1]. Стандарт в частности регулирует способы построения схем и внешний вид их элементов.

Организационную структуру можно рассматривать под разными углами и с разных точек зрения. Наиболее привычным вариантом ее описания, конечно же, будет стандартная органиграмма: графическая схема организационной структуры, показывающая управленческую иерерхию и наименования организационных единиц (должностей и подразделений).

Кибернетика (от греч. kybernetike — искусство управления, от kybernáo — правлю рулём, управляю), наука об управлении, связи и переработке информации.

Предмет кибернетики. Основным объектом исследования в К. являются так называемые кибернетические системы. В общей (или теоретической) К. такие системы рассматриваются абстрактно, безотносительно к их реальной физической природе. Высокий уровень абстракции позволяет К. находить общие методы подхода к изучению систем качественно различной природы, например технических, биологических и даже социальных.

Абстрактная кибернетическая система представляет собой множество взаимосвязанных объектов, называемых элементами системы, способных воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться информацией. Примерами кибернетических систем могут служить разного рода автоматические регуляторы в технике (например, автопилот или регулятор, обеспечивающий поддержание постоянной температуры в помещении), электронные вычислительные машины (ЭВМ), человеческий мозг, биологические популяции, человеческое общество.

Элементы абстрактной кибернетической системы представляют собой объекты любой природы, состояние которых может быть полностью охарактеризовано значениями некоторого множества параметров. Для подавляющего большинства конкретных приложений К. оказывается достаточным рассматривать параметры двух родов. Параметры 1-го рода, называемые непрерывными, способны принимать любые вещественные значения на том или ином интервале, например на интервале от — 1 до 2 или от —¥ до +¥. Параметры 2-го рода, называемые дискретными, принимают конечные множества значений, например значение, равное любой десятичной цифре, значения «да» или «нет» и т.п.

С помощью последовательностей дискретных параметров можно представить любое целое или рациональное число. Вместе с тем дискретные параметры могут служить и для оперирования величинами качественной природы, которые обычно не выражаются числами. Для этой цели достаточно перечислить и как-то обозначить (например, по пятибалльной системе) все различимые состояния соответствующей величины. Таким образом могут быть охарактеризованы и введены в рассмотрение такие факторы, как темперамент, настроение, отношение одного человека к другому и т.п. Тем самым область приложений кибернетических систем и К. в целом расширяется далеко за пределы строго «математизированных»

областей знаний.

Состояние элемента кибернетической системы может меняться как самопроизвольно, так и под воздействием тех или иных входных сигналов, получаемых им извне (из-за пределов рассматриваемой системы), либо от других элементов системы. В свою очередь каждый элемент системы может формировать выходные сигналы, зависящие в общем случае от состояния элемента и воспринимаемых им в рассматриваемый момент времени входных сигналов. Эти сигналы либо передаются на др. элементы системы (служа для них входными сигналами), либо входят в качестве составной части в передаваемые за пределы системы выходные сигналы всей системы в целом.

Организация связей между элементами кибернетической системы носит название структуры этой системы. Различают системы с постоянной и переменной структурой. Изменения структуры задаются в общем случае как функция от состояний всех составляющих систему элементов и от входных сигналов всей системы в целом.

Таким образом, описание знаков функционирования системы задается тремя семействами функций: функций, определяющих изменения состояний всех элементов системы, функций, задающих их выходные сигналы, и, наконец, функций, вызывающих изменения в структуре системы. Система называется детерминированной, если все эти функции являются обычными (однозначными) функциями. Если же все эти функции, или хотя бы часть их, представляют собой случайные функции, то система носит название вероятностной, или стохастической. Полное описание кибернетической системы получается, если к указанному описанию знаков функционирования системы добавляется описание её начального состояния, т. е. начальной структуры системы и начальных состояний всех её элементов.

1.6. Основы гомеостатики и её применение в моделировании систем

Вопросы для рассмотрения: Гомеостатика как ветвь кибернетики. Понятия гомеостаза и гомеостата. Гомеостат как техническая система, поддерживающая гомеостаз, у У.Р. Эшби и информационное определение гомеостаза и гомеостата Ю.М. Горским.

Принцип внутреннего противоречия его роль для управления системами гомеостатического типа. Компенсационный гомеостат. Развёрнутая модель гомеостата. Применение гомеостатических моделей в системном анализе.

Рекомендуемая литература: 2.

Перечень дополнительных ресурсов: 1,3,4.

Наименование вида самостоятельной работы: Изучение ли-

тературы, подготовка к лабораторным работам; подготовка докладов; выполнение заданий для самостоятельной работы

Гомеостатика — новая ветвь кибернетики, изучающая системы с внутренними противоречиями, наука, изучающая явления гомеостаза, механизмы иерархического управления сложными системами различной природы (клетка, организм, сложные технические системы, социальные системы) , обеспечивающие поддержание динамического постоянства жизненно важных функций, параметров, ритмов и тенденций развития.

Противоречие, как диалектическая причина развития систем всех уровней организации, кроме этой эволюционной функции, позволяет системе быть не только весьма чувствительной к изменениям внутренней и внешней среды, но и ультрастабильной, в том числе, по отношению к проникающим помехам. Стабильность возникает за счет такого регулирования противоречием, когда в системах по всем жизненно важным параметрам возникают так называемые широкие зоны компенсаторного и адаптивного регулирования под изменившиеся условия — норма реакции, а также структурно обусловленной компенсации помех. Такое явление в биологии получило название гомеостаза — явление динамического поддержания постоянства внутренней среды.

Таким образом, в отличие от технических систем, развиваемых человеком, Природа не избегает противоречий, а использует их как конструктивный принцип многомерной гармонизации на всех иерархических уровнях своего строения.

Гомеостатика сумела построить модель, наиболее близко отражающую общие принципы природной регуляции в системах. Так как гомеостатический принцип управления един для всех иерархических уровней природных систем, не зависимо от конструктивных материальных элементов и энергетических

носителей, он формирует функциональные фракталы.

В 1990 году в Нью-Йорке на международном конгрессе по кибернетике и системам для данной науки была создана новая секция.

Отсюда - Гомеостат – структура управления материальными объектами, содержащая прямые, обратные и перекрестные связи, обеспечивающая в процессе своей работы поддержание Гомеостаза. Гомеостаты могут соединяться между собой, вновь образуя гомеостатическую структуру. Гомеостат является информационной единицией жизни.

1.7. Постановка и решение проблем в категориально-системной методологии (КСМ)

Вопросы для рассмотрения: Категориально-системная методология как когнитивный инструмент для работы со знаниями. Важнейшие модели КСМ: противоречие гомеостатического типа, категориально-символьные схемы (пентаграмма, гексаграмма и др.), порядок следования целей, ряд информационных критериев, категориальный ряд и его модификации. Применение КСМ в междисциплинарных исследованиях и проектировании. Использование моделей на базе КСМ в подготовке курсового проекта.

Рекомендуемая литература: 2.

Перечень дополнительных ресурсов: 1,3,4.

Наименование вида самостоятельной работы: Изучение ли-

тературы, подготовка к лабораторным работам; подготовка докладов; выполнение заданий для самостоятельной работы

Категориально-системная методология (КСМ) –это инструмент системной визуализации познавательного процесса построения теоретических, практических, эмпирических и априорных процедур деятельности, способствующих созданию, изучению, осмыслению классов знаний, этапов, факторов и прогнозированию ожидаемого результата исследования, реализующегося в виде различных интеллектуальных схем

Для восприятия, осмысления и переработки материала необходимо выделять предметные области, закономерности, связи, структурировать информацию инструментами КСМ (по В.И. Разумову) при помощи различных схем, что позволяет наиболее глубоко и качественно проникнуть в категории и категориальные

конструкции изучения методов исследования. Визуальный процесс рассуждения играет важную роль в формировании опыта для проведения экспериментального изучения. Каждая блок схема представляет особую область восприятия, в данном случае изучения токсичности дезинфицирующих средств на примере глиоксаля. Вопрос о построении критериев категориальных схем очень непростой. Ответ зависит от того, насколько визуальное моделирование облегчает решение исследовательских задач. Как известно, одна и та же система может иметь множество различных вариантов схем и в то же время существовать как единое целое

1.8 Понятие о теории динамических информационных систем (ДИС, ТДИС)

Вопросы для рассмотрения: Формирование основ информа- ционно-полевой парадигмы. Понятие о динамической информационной системе (ДИС) как орграфе с двумя типами рёбер (ведущими, контролирующими) и с определённым на нём процессом информационного функционирования. Определение произвольных систем как ДИС, описанных как генетически обусловленные структуры. Понятие о ДИС-компьютере, ДИС-технологии. Моделирование систем на базе теории ДИС (ТДИС). Знакомство с компьютерной программой

– Когнитивный ассистент. Деловая игра – Инсейфинг.

Рекомендуемая литература: 2.

Перечень дополнительных ресурсов: 1,3,4.

Наименование вида самостоятельной работы: Изучение ли-

тературы, подготовка к лабораторным работам; подготовка докладов; выполнение заданий для самостоятельной работы

Теория динамических информационных систем (ДИС) (ТДИС) позволяет сформировать онтологические предпосылки (ОП) и развить информационный подход к математическому моделированию (ММ) неравновесных систем (НС). Первой ОП является то, что феномен неравновесности обусловлен преобладанием функциональных описаний систем над структурными. Вторая ОП заключена в неадекватности когнитивного инструментария, в частности, метрик изучаемым объектам. Наконец, эффект неравновесности возникает как следствие искусственной локализации системы, превращение ее в предмет познания или инженерный объект. ТДИС позволяет рассматривать объекты на структурном и функциональном уровнях, а