1. Справка о методе фос

Перед тем как представить физику открытых систем стоит акцентировать внимание на ключевые термины, неразрывно связанные с ФОС – данные, информация, знания.

Необходимо представить исследуемую систему эмпирическим описанием, способным проявить вовне ее сущность. Эмпирическое описание представляет открытую систему в ее состояниях в условиях и ограничениях внешнего окружения. Каждое состояние системы задается набором показателей. Условия и ограничения среды, при которых наблюдались состояния системы, также представляются набором показателей.[2]

Информация – не материя, не энергия и не энтропия. Информация является инвариантной частью отражения реальности, поддающейся определению, объективации, передаче. Информация означает порядок и создание порядка, выражает объективное содержание связи между взаимодействующими материальными объектами, проявляющееся в изменении состояний этих объектов.[2]

Результат процесса познания конкретной исследуемой системы завершается построением ее теоретической модели. Теоретическая модель раскрывает сущность системы в форме законов, закономерностей, структур, состояний, масштабов и механизмов взаимодействия, параметров порядка, эмерджентных свойств, атрибутов частей и элементов. Такая модель представляет формализованное знание о системе.[2]

Понятие «Система» является основополагающим понятием в ФОС. «Система» рассматривается как предмет фундаментального исследования и как продукт познавательной деятельности, организующей понимание эмпирических фактов через постижение скрытых в этих фактах смыслов природы явлений и процессов. В нем получает свое выражение универсальный концентрированный образ смыслов явления реального мира, организующий научное понимание и рациональное объяснение эмпирических фактов. Наряду с понятием «Система» существенную роль при концептуализации ФОС играют понятия – отношение, гармония, симметрия, взаимодействие, конструкты и структура.

ФОС сфокусирована на исследование нетривиальных масштабных объектов (в качестве объектов могут выступать также процессы или явления) не обязательно физической природы.

Иными словами, можно выделить сверхзадачу ФОС - глобальная реконструкция «системного проекта», полное модельное описание и научное объяснение механизмов формирования свойств, состояний и поведения открытых систем.[2]

ФОС базируется на ряде принципов:

• принцип системности;

• принцип холизма;

• принцип объективности;

• принцип согласованности каналов наблюдения системы;

• принцип считаемых величин;

• принцип актуализации сложности;

• принцип симметризации-диссиметеризации;

• принцип подчинения;

• принцип денотации;

• принцип дессемантизации;

• принцип ценности;

• принцип сборки.

В основе всего в ФОС закладываются 5 базовых аксиом, которые присущи системе на разных уровнях изучения ее онтологии:

• аксиома прообраза;

• аксиома гармонизации отношений;

• аксиома ролевой сопряженности;

• аксиома ориентации;

• аксиома индивидуации.

Выдвинутые аксиомы выражают общую идею разрешения присущей системе однородности.

ФОС получает фундаментальное знание об открытых системах. Она имеет глубокие методологические основания, адекватную метатехнологию, собственный теоретический аппарат. Физика систем имеет аксиоматическую основу, через которую в ее аппарат вошли характерные симметрии и фундаментальные системообразующие взаимодействия открытых систем.

Система может быть определена в двух категориях – система в мире смысла и система в мире факта. Эти категории связаны.

В мире смысла рассматривается триада «Символ»-«Слово»-«Знание».

«Символ» раскрывает сущность системы в сфере ее выражения как абстрактного смысла.

«Слово» служит выражением развернутого и понятого смысла системного.

«Состояние» оформляет и обозначает понятый смысл.

В мире факта отражается триада «Факт»-«Оценка»-«Носитель».

«Носитель» отождествляется с наблюдаемым объектом, который прямо соотносится с первым начало триады («Факт») через фиксированный набор проявлений свойств носителя в значениях показателей.

«Оценка» характеризует меру, выражающую способность факта передавать смыслы системы, воплощенные в носителе.

Триады «Символ – Слово – Состояние» и «Факт – Оценка – Носитель» связаны между собой через процессы познания, понимания и оформления идеи системы (Рис. 1)

Рис. 1. Связь триад

Две вышеупомянутых категории «Факт»-«Оценка»-«Носитель» и «Символ»-«Слово»-«Знание» связаны между собой триадой «ОМ-КМ-МС».

ОМ – онтологическое моделирование, определяет сферу системного знания, раскрывающего сущность системы. Оно использует в качестве основания принципы устроения смыслового мира систем (доктринальная модель), вводит и обосновывает основополагающие понятия и представления о системе (диалектическая модель), предлагает научный метод познания сущности систем (конструктивно-методологическая модель), воплощает раскрытые системные смыслы во внешних абстрактных образах (символическая модель, знаки, портреты системы).

КМ – коммуникативное моделирование, строит язык систем, на котором свойства и качества элементов, частей и всей смысловой системной организации в целом отображаются в словах и понятиях, представленных на уровнях семов языка, его лексического состава, денотативных и коннотативных значений слов, синтагматических связей. Коммуникативное моделирование, применяемое для объяснения раскрытого смысла системы, порождает суждения о системе на основе метода формального анализа.

МС – моделирование состояний, является завершающим актом конструктивного определения системы. Смыслы системы выходят на объекты реальности, отождествляются с фактом и порождают систему в новой форме проявления.

Существует несколько научных методов ФОС:

Метод реконструктивного анализа обеспечивает возможность извлечения научно-достоверного знания об онтологии открытых систем из больших массивов эмпирических данных с сотнями тысяч переменных. В качестве методологической базы выступают модели познания открытых систем, аксиомы систем и принципы системогенеза. На их основе порождаются: смысловые образующие системы; полное реконструктивное семейство системных моделей; семейства моделей взаимодействия. Смысловые образующие системы представляются семействами формальных конструктов с характерными симметриями форм системной организации.

Метод языка систем играет принципиальную роль в становлении и развития ФОС как научного метода, что привело к научному пониманию онтологического знания и определению его ценности (правильности, полноты, завершенности). Был раскрыт и понят внутренний код систем, проявленный в онтологическом знании. Язык систем преодолел различия методологических базисов, убрал технологические барьеры научного понимания открытых систем. Понятые смыслы систем стали одинаково доступны специалистам разных отраслей знания. Благодаря языку систем положения реконструктивного анализа приобрели статус положений научной теории, он организовал и формализовал системное мышление. Язык систем привел к научному пониманию онтологии открытых систем и ценности онтологического знания.

ФОС работает с представлениями системы, определенными в разных пространствах. В каждом пространстве система имеет свои особые формы представления.

Система в данных задается значениями показателей состояния и окружающей среды в актуальных состояниях.

Система в отношениях задается через бинарные отношения между показателями.

Система в качествах задается в виде полного множества ее собственных качеств.

Система в эталонах представляется в образах эталонных состояний ее собственных качеств.

Система в лингвистическом пространстве представляется понятиями, оценками качеств понятий языка систем;

Система в формах воплощения эталонов представляется полным множеством моделей норм воплощения эталонов в носителях системы.

Система в состояниях представлена полным множеством моделей ее актуальных состояний.

Онтологическое знание представляет систему в трех пространствах: пространстве качеств, лингвистическом пространстве и пространстве состояний.

Модель пространства качеств раскрывает сложность системы как многокачественной сущности через полное семейство формальных системных моделей и полные семейства моделей внутрисистемных взаимодействий.

Модель лингвистического пространства представляет осмысленное и научно понятое пространство собственных качеств системы. Оценки качеств понятий осуществляют связь лингвистического пространства и пространства качеств.

Модель пространства состояний конструктивно определяет систему как целое через ее состояния и системообразующие взаимодействия, задает условия, правила и ограничения на формирование и изменение состояний системы. Реконструкции состояний представляют в явной форме научно-достоверное знание об актуальных состояниях системы. Модели форм воплощения эталонов состояния собственных качеств системы отображают пространство собственных качеств в признаковое пространство системы. Признаковое пространство структурировано. Получение реконструкций всех актуальных и всех потенциальных состояний системы обеспечено.

Аксиологическое знание представляет оценки ресурсов знания. Ресурсы знания можно категорировать следующим образом:

• информационный ресурс;

• интеллектуальный ресурс;

• когнитивный ресурс;

• технологический ресурс.

В рамках проекта «ФОС» создается Технологическая платформа (ТП) производства

знания об открытых системах из больших массивов гетерогенных эмпирических данных.

В состав ТП ФОС входят:

• информационные и когнитивные технологии автоматического извлечения знания из эмпирических описаний открытых систем;

• комплексы программ для ЭВМ, реализующие технологии генерации онтологического знания из больших данных;

• комплексы программ для ЭВМ, реализующие технологии производства аксиологического знания (ресурсы знания – знание о ценности, полноте и завершенности онтологического знания);

• комплексы программ для ЭВМ, реализующие технологии производства праксиологического знания (ресурсов решения прикладных проблем) на основе онтологического и аксиологического знаний;

• программы для ЭВМ – решатели значимых прикладных системных проблем на основе ресурсов знания и ресурсов решения;

• базы данных, базы знаний об открытых системах;

• научно-методические и нормативно-технические документы;

• нормативные документированные отчеты о выполненных научных исследованиях и прикладных разработках в различных областях знания.

ТП ФОС образует пять компонентов и десять технологий, все технологии и компоненты действуют в единой информационной среде (рис. 2)

Рис. 2. Организационная схема ТП ФОС

В состав аналитического ядра входят технологии: системных реконструкций, системной экспертизы, системного дизайна. Технологии аналитического ядра выступают в качестве «интеллектуальной машины» генерации системного знания об открытых системах. Эта «машина» – алгоритмизированная системология феноменального. [3]

Технология системных реконструкций генерирует, организует, оформляет и представляет интеллектуальный ресурс системного знания. [3]

Технология системной экспертизы осуществляет смысловой анализ интеллектуального ресурса (оценивает научное системное знание с позиций его достоверности, полноты, завершенности, применимости, значимости, актуальности) и формирует когнитивный ресурс системного знания. [3]

Технология системного дизайна синтезирует адекватные модели состояний системы, исследует эмерджентные свойства системы, генерирует, организует, оформляет, конфигурирует системные решения проблем и создает технологический ресурс системного знания. [3]

Технологии дескриптивной компоненты связаны с аналитическим ядром каналом абстрагирования, в котором общее предметное представление о системе в ее реальной сложности передается на системный уровень. [3]

Технологии конструктивной компоненты связаны с аналитическим ядром каналом конкретизации, в котором системное знание передается на предметный уровень. Конструктивная компонента работает с полученным системным знанием. Он преобразует системное знание, сгенерированное технологиями аналитического ядра, в информационный, интеллектуальный, когнитивный и технологический ресурсы решений прикладных проблем. [3]

Технологии проективной компоненты применяют ресурсы решений для создания предметного интерфейса. [3]

Технология системных реконструкций перерабатывает исходное эмпирическое описание сложной проблемы в ее общесистемное решение, содержащее в себе все интересующие исследователя ответы по проблеме, рис 3.[1]

Рис. 3. Пространство системных реконструкций: познанные смыслы [3]

Эмпирическое описание системы связано с актуализацией ее состояний в действительном мире. Операции, определяющие его построение: выбор носителя (оформление системы); описание состояния носителя фиксированным набором показателей (полнота описания); выбор шкал измерения показателей (сопоставимость экземпляров носителя); определение множества экземпляров носителя (представительность описания).

Статистический портрет дает развернутое статистическое описание эмпирического среза системы, отображает типические проявления ее изменчивости, фиксирует общие закономерности явления, но не его системные законы.[1]

Структурный портрет служит внешним, абстрактным представлением системы. В нем отображаются все множественные внутрисистемные корреляции. Сущность системы при этом остается нераскрытой.[1]

Системный портрет форм типа раскрывает каждую качественную определенность системы через многообразие форм ее проявления, обусловленных характерными инвариантами структур отношений, дает полностью законченное завершенное представление системы в чисто смысловой сфере.[1]

Реалистичный портрет объясняет конкретные эмпирические факты, отразившие на себе раскрытый системный смысл.[1]

2. Обзор материалов

2.1. Метод отбраковки негодных полупроводниковых изделий на базе технологий физики систем

2.1.1. Целевая задача

Статья повествует о практическом применении технологий ФОС. Разработан набор правил, позволяющих отбраковывать негодные изделия по значениям всех параметров производственного процесса. Базой для построения правил служит системное знание, автоматически извлекаемое технологиями физики открытых систем из данных измерений процесса.

В области производства полупроводниковых изделий важной задачей является идентификация годных и негодных изделий. Решение задачи связано с разработкой модели идентификации классов ППИ, позволяющих с достаточной точностью различать изделия приемлемого и неприемлемого качества. Системное знание о производственном процессе раскрывает внутренние закономерности, характеризующие этот процесс как единую целостную систему. Технологии аналитического ядра извлекают системное знание из данных измерений в виде моделей механизмов системогенеза и состояний исследуемой производственной системы.[4]