Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Системное статистическое мышление. Сложные системы и статистическое мышление. Учебное пособие
.pdf
вание операций, скорее, направлено на решение оперативных задач.
Оно и понятно. Ведь родилось исследование операций в условиях
войны, когда создавать что-то сложное на долгие годы было бессмысленно. Даже танки и самолеты в среднем в бою участвовали несколько минут.
Кибернетика же взяла на себя функцию организации управления
всей системой во вс
ем ее многообразии, включая все элементы, которые были, есть и могут быть. Таким образом выстраивается логическая цепочка: системотехника создает, кибернетика управляет,
исследование операций совершенствует. Дальше в зависимости от
задач и условий – любая из них может встать во главе: на этапе создания системы и сбора информации о ее фу
нкционировании для использования в будущих проектах безусловно главнее системотехника; при обычном режиме функционирования системы в известных
условиях на передний план выходит кибернетика, которая поддерживает это состояние; но при высокой степени неопределенности,
или выявлении недостатков в системе уже не обойтись без исследования операций.
Таким образом, мы не мо
жем однозначно поставить какую-то из
этих наук на пьедестал. Этого и не требуется. Решение – в балансе.
Все три подхода важны. Давайте все же вернемся к их элементам и
посмотрим, что они в себя включают и много ли точек соприкосновения. Но перед этим повторим: мы не заявляем, что этот перечень
полный. Лю
бой, кому этот вопрос интересен, может продолжить заполнение таблицы, приведенной ниже. А если эта информация будет
сообщена нам, то мы будем признательны.
В качестве источников для составления табл. 5.1 использовались
уже известные нам книги [5, 12, 19, 24, 37, 57, 59]. Названия элементов, в которые входят два и более слов, иногда писали не в правильном с точки зрения ру
сского языка порядке, а для удобства группирования их переставляли. Надеемся, что читатель простит нам эту
вольность.
Таблица 5.1
Элементы системотехники (С) по [24, 57], исследования операций (И)
по [5, 37] и кибернетики (К) по [12, 19, 59]
№
пп.
1 Автоматов теория * *
2 Алгоритмов теория *
Элемент С И К
61
Продолжение табл. 5.1
№
пп.
3 Аналитические методы *
4 Биология *
5 Биомеханика
6 Вероятностей теория * * *
Выборок теория
7
8 Выборок малых теория *
Графов теория
9
Групповая динамика
10
Диаграмма состояний
11
12 Кодирование
13 Логика
14 Математика *
15 Математическая физика *
16 Метод PERT
17 Метод критического пути (C-P)
18 Метод наименьших квадратов
19 Метод проб и ошибок
Моделирование математическое
20
21 Мозговой штурм
Оптимизация (оптимальное
22
и идеализированное проектирование)
23 Принцип суперпозиции
24 Принятие решений (теория)
Программирование
25
26 Проектирование систем
27 Психология
Психология техническая
28
29 Планирование экспериментов
Регрессионный анализ
30
31 Реинжиниринг *
Связи обратной теория
32
33 Связи теория *
34 Семантика (семантический анализ) * *
Системный анализ
35
36 Систем теория (общая теория систем) *
37 Статистика *
38 Статистические методы *
Статистических решений теория
39
40 Творческое мышление
41 Тектология *
42 Теория игр
Элемент С И К
*
* *
* *
*
*
* *
* *
*
*
* *
62
Окончание табл. 5.1
№
пп.
43 Теория спроса
Теория информации
44
45 Теория запасов *
46 Теория массового обслуживания
47 Теория матриц *
48 Теория машин (и механизмов) *
49 Теория очередей *
50 Теория поиска (байесовская статистика) *
51 Теория прогнозирования *
52 Термодинамика *
53 Тригонометрия *
54 Физиология *
55 Философия *
56 Эволюция *
57 Экономика *
Элемент С И К
*
Далее кратко опишем элементы с ссылками на литературу, где
с ними можно ознакомиться подробнее. Сначала займемся элементами, имеющими звездочки во всех трех столбцах. После – теми, которые имеют две из трех звездочек. Закончим же теми, которые имеют
только одну звездочку. Для удобства после названия каждого элемента в скобках одной бу
квой будем указывать принадлежность сис-
темотехнике – С, исследованию операций – И, кибернетике – К.
Теория вероятностей (С, И, К) – направление математики (можно встретить и примеры того, что она называется отдельной наукой),
занимающееся событиями, имеющими случайный характер, их свойствами и закономерностями. Главным учебником по теории вероятностей для большинства советских и российских инжен
еров служит
многократно переизданный учебник [22].
Кодирование (С, И, К), сетевое кодирование или теория кодирования – раздел теории информации, изучающий способы оптими-
зации передачи, хранения и обработки информации, а также ее защиты. Суть кодирования очень понятно и доступно изложена Эшби в
книге [59], но те, кто считает, что необходимо изучить вопрос более
подробно, мо
гут воспользоваться книгой [28].
Логика (С, И, К) – наука о правилах мышления. Литература по
данному вопросу настолько обширна, что выбрать что-то одно не
представляется возможным.
63
Программирование (С, И, К) – в широком смысле это процесс
написания компьютерных программ. Но в нашем случае имеется в
виду Математическое программирование, которое включает в себя
теорию и методы оптимизации (см. Оптимизация).
Психология (С, И, К) – наука, изучающая поведение как отдельно
взятых личностей, так и групп людей. Литературы по психологии
великое мно
жество. О психологии в интересующем нас контексте мы
поговорим отдельно, потому приводить здесь литературу не будем.
Вместе с тем надо отметить, что в системотехнике особое внимание
уделяется Технической психологии (С), которая также называется
Инженерной психологией.
Техническая психология – наука, занимающяся процессами и
средствами информационной взаимосвязи между человеком и машиной. Ранее ре
шались в основном вопросы, связанные с эргономикой,
но сегодня связь между человеком и машиной шагнула далеко вперед и осуществляется, например, голосом или жестами. Книг по данному вопросу, конечно же, много, но одна из первых [13].
Теория игр (С, И, К) – совокупность методов, направленная
на изучение, разработку и совершенствование стратегий вед
ения игр.
Первой книгой по данному вопросу служит [39], но мы для знакомства с предметом рекомендуем [18].
Теория автоматов (С, К) – раздел математики, изучающий вы-
числительные машины, представляющие математические модели,
соответствующие задачи и методы их решения [56]. Нелишним будет
знакомство со статьей А. Тьюринга [49].
Теория графов (С, И) – еще один раздел математики, объектом
изу
чения которой служат графы. Графы – способ представления
взаимосвязи действий, их последовательности, где в узлах указываются результаты действий, которые указаны на дугах (стрелках), как
правило, с указанием их продолжительности. Родоначальником теории графов был Л. Эйлер. Сегодня графы чаще называют Сетевой
диаграммой, или Диаграммой состояний. Но и сами сетевые ди
аграммы претерпели изменения. Теперь благодаря программным продуктам наиболее популярным стал способ построения сетевой диаграммы, где работы и их продолжительность указываются в узлах, а
дуги (стрелки) служат только для отображения их взаимосвязи и последовательности. Графы (сетевые диаграммы) позволяют заранее
определить наиболее эффективную последовательность выполнения
64
работ и распределения ресурсов. Одной из первых доступно излагающих теорию графов книг была [10].
Математическое моделирование (С, И) – способ описания (в
нашем случае) сложных систем на языке математики. Это удобный
способ описания всего того, что нас окружает и может создать наше
сознание (воображение), оценить варианты развития и поведения
систем любого уровня сложности. С развитием информац
ионных
технологий математическое моделирование все больше и больше
становится основным инструментом моделирования практически во
всех отраслях. В качестве литературы нельзя не упомянуть [17], также полезной будет книга [46].
Оптимизация (оптимальное и идеализированное проектиро-
вание) (С, И) – процесс поиска наиболее эффективного, выгодного,
правильного с точки зрения совокупности ключевых характеристик
систем
ы, а точнее – выбор наилучшего из всех допустимых. Термин
«оптимум» введен Г. Лейбницем в XVIII в. и происходит от латинского optimus, что значит «наилучший» [50]. Кроме уже указанной
книги Д. Уайлда, стоит обратить внимание и на книги [11 и 23].
Теория информации (С, К) – раздел прикладной математики,
изучающий информацию, способы измерения ее количества, передачи, обработки, хранения и преобразо
вания. В объеме, нужном нам, с
теорией информации можно ознакомиться в книге [32]. Дополнительно даны ссылки в следующем определении.
Теория связи (К) и теория обратной связи (С, К). Теория связи –
это еще одно название теории информации. Это название появилось
благодаря революционной для своего времени статье К. Э. Ш
еннона
[58]. Нас больше интересует теория обратной связи. Обратная связь –
основа управления системой в кибернетике. Она передает информацию о поведении системы в результате воздействия на нее входных
сигналов для последующей регулировки. Очень часто именно систему с обратной связью называют кибернетической. Про значение обратной связи для кибернетики можно прочитать в [1
9] и [59].
Семантика (семантический анализ или латентно-
семантический анализ) (И, К) – основанный на факторном анализе
метод обработки информации, направленный на поиск взаимосвязи
между терминами и понятиями, используемыми в разных источниках. Формализация используемой терминологии позволяет их классифицировать и статистически обрабатывать. Семантика лежит в основе Байесовской теории смыслов (см.) В. В. Налимо
ва [38]. Без
65
семантики невозможно было бы создать современные поисковые
системы.
Системный анализ (С, И) и аналитические методы (К) – ком-
плекс научных методов, позволяющих последовательно установить
элементы системы и структуру связей между ними, а также свойства
этих элементов по отдельности и их взаимодействия. Литература по
данному направлению, как и по многим указанным здесь, зас
лужива-
ет отдельного обзора. Мы же решили выделить из всего множества
книгу [29], так как она, на наш взгляд, ближе всего к сложным системам.
Теория алгоритмов (К) – совокупность методов и подходов к
изучению свойств и закономерностей алгоритмов и формальные методы их представления. Алгоритм, или алгорифм, – это описание
любым удобным способом порядка дейст
вий (инструкции) для получения желаемого результата. Термин «алгоритм» происходит от имени персидского ученого Аль-Хорезми, жившего в первой половине
X в. О теории алгоритмов и ее связи с теорией информации можно
прочитать в книге [32].
Биология (К) и биомеханика (С). наука о живых существах и их
взаимодействии с окру
жающим миром. Нас больше интересует биомеханика – раздел биологии, изучающий механические свойства живых организмов, отдельных органов, систем органов. Это направление представляет особый интерес с точки зрения физического, непосредственного управления сложными системами и нахождения людей в них. Здесь, кстати, появляется еще одно понятие – киборг – кибернетический организм, который предста
вляет собой живой организм с машинными элементами или даже наоборот. Очень популярна
среди специалистов книга [6].
Теория выборок (С) и теория малых выборок (К) – раздел ма-
тематической статистики, направленный на определение всей совокупности на основе изучения выборки. В случае, когда объем выборки сильно ограничен, такая выборка назы
вается малой. О том, как
работать с малыми выборками, а также ознакомиться с примерами
применения этой теории можно в книге [21].
Групповая динамика (С) – направление психологии, изучающее
закономерности и процессы взаимодействия внутри групп людей, а
также все этапы их жизненного цикла: образование, функционирование, развитие, стагнацию, регресс, распад. Основоположником групповой динамики был а
мериканский психолог немецкого происхож-
66
дения Курт Левин. В качестве литературы рекомендуем сборник избранных трудов К. Левина [34].
Математика (К) и математическая физика (К) – хоть и непо-
средственно упоминаются только в литературе по кибернетике, понятно, что без математики невозможно существование ни исследования операций, ни системотехники. Математика – фундаментальная
наука, предназначенная для поиска общих законов природы и их
взаимос
вязи. Математическая физика – раздел математики, изу-
чающий физические явления и их модели. На вопрос «Что такое математическая физика?» ответ дается в [20]. А в качестве справочника
по математике удобно использовать [15].
Метод PERT (С) и метод критического пути (С). PERT – это со-
кращение от Program (Project) Evaluation and Review Technique, что
в переводе значит: техника или тех
нология оценки и анализа программ и проектов. PERT представляет собой комплекс способов анализа задач, требующихся для реализации проекта, прежде всего
управления временем. PERT создан для военных в 1958 г. в США,
потому все остальные критерии носят пусть и немаловажный, но все
же вторичный характер. Самым популярным инструментом PERT
служит Метод критического пу
ти, который предназначен для со-
ставления расписания и управления сроками. Для его использования
чаще всего строят сетевые диаграммы (см. Теория графов). Что касается литературы, то почти в каждой книге по управлению проектами эти методы с разной степенью подробности рассматриваются (например, в книге [36]). Также наше внимание привлекла книга [2], которая выпу
скается по новой технологии Print-On-Demand, что значит
«печать по запросу».
Метод наименьших квадратов (С) – математический метод ми-
нимизации суммы квадратов отклонений от искомой функции. Как
правило, применяется для отыскания параметров искомой функции.
Авторство метода приписывается как Гауссу, так и Лежандру. Подробнее с методом наименьших квадратов можно ознакомиться в книге [4
].
Метод проб и ошибок (С) – эмпирический метод поиска пра-
вильного решения путем проведения некоторого числа экспериментов, исключая неверные решения, до нахождения верного. Метод
проб и ошибок часто упоминается в литературе по теории решения
изобретательских задач, например, в книге [7].
67
Мозговой штурм (С) – метод оперативного поиска решения про-
блем путем обсуждения и совместной оценки всевозможных реальных и фантастических вариантов. Он популярен и потому изучается
во многих учебных заведениях, подтверждением чего служит, например, учебное пособие [42].
Принцип суперпозиции (С) – один из общих законов физики,
гласящий, что поведение сложной системы можно описат
ь путем
описания поведения всех ее элементов. Реализовать это на практике
практически не представляется возможным. Все же для некоторого
упрощения описания систем часто применяется. Литературу приводить не будем, так как нам не удалось найти источника, где говорится о принципе суперпозиции без привязки к какой-либо отдельной
области физики.
Теория п
ринятия решений (С) – направление, изучающее прин-
ципы и закономерности принятия людьми решений в различных условиях и при наличии у них разного рода и объема информации. Как
правило, речь идет о поиске оптимального решения. Все хотят правильно принимать решения. А спрос рождает предложение. Видимо,
потому и появился в свет у
чебник [41].
Проектирование систем (С) – процесс определения элементов
систем и их взаимосвязи, а также определения требуемых ресурсов
для ее создания, способов управления и существования на всех этапах жизненного цикла. Нельзя не упомянуть в нашем обзоре такие
книги, как [25] и [55], а также стоит обратить внимание на книгу, которую можно было так
же использовать в качестве работы по систем-
ному анализу [51].
Планирование эксперимента (С) – раздел прикладной статисти-
ки, занимающийся планированием и организацией экспериментов с
целью минимизации их числа без потери достоверности их результатов. В качестве литературы читателю предлагаем уже упомянутую
книгу [4] и книгу [3].
Регрессионный анализ (С) – статистический метод определения
функции вза
имосвязи между независимыми переменными (факторами) и зависящими от них переменными (откликами). Подробно применение регрессионного анализа изложено в книге [26].
Реинжиниринг (И) – в широком смысле – пересмотр основ сис-
темы и ее перепроектирование; здесь – обратное проектирование с
целью создания системы, выполняющей те же функции, что и суще-
68
ствующая, но без ее копирования. Реинжиниринг популярен в бизнесе благодаря книге [53].
Теория систем (общая теория систем) (К) – разработанная
Л. фон Берталанфи теория, изучающая общие свойства систем. По
сути, кибернетика, исследование операций и системотехника – примеры применения и практической реализации этой теории. С переводом статьи Берталанфи можно ознакомиться в сборнике пере
водов
[27]. С мнением других ученых, в том числе Акоффа и Эшби, можно
ознакомиться в сборнике докладов [40].
Теория статистических решений (С) – общая теория проведения
статистических наблюдений, их обработки и использования. Подробно с данной теорией можно ознакомиться, изучив книгу [23].
Теория статистических решений очень близка теории игр.
Статистика (К), статистические методы (И) –
система матема-
тических методов, использующиеся для сбора количественной информации, обработки и принятия на их основе решений. Среди огромного разнообразия литературы по статистике мы решили выделить книгу [47], которая в необычной форме излагает основы статистики.
Творческое мышление (С) – способность человека мыслить вне
рамок и шаблонов и в резу
льтате создавать что-то качественно новое,
ранее неизвестное. Одним из примеров систематизации творчества
является уже известная нам теория принятия решений [7].
Тектология (К) – отечественная альтернатива кибернетике, раз-
работанная ученым-экономистом А. А. Богдановым в 20-х годах
XX в., и представляющая собой всеобщую организационную науку.
Тектология отмечает, что при взаимодействии двух и более элементов образу
ются не только системы, дающие на выходе больший эффект, но и системы, совокупные результаты которых ниже, чем при
функционировании элементов по отдельности, а также такие сочетания элементов, на результаты которых взаимодействие никакого
влияния не оказывает. Это важно помнить создателям сложных систем. Книга Богданова переиздана и досту
пна для чтения в электрон-
ном виде [14].
Теория спроса (и предложения), или закон спроса и предложе-
ния (С) – сформулированный А. Маршаллом экономический закон,
согласно которому, при прочих равных условиях увеличение цены
приводит к падению спроса и росту предложения. По сути, любая
69
книга по экономике так или иначе упоминает кривую спроса и предложения, потому мы не будем тут приводить ссылки.
Теория запасов (И) – совокупность методов и подходов к изуче-
нию закономерностей образования, создания запасов и нахождению
способов оптимального управления запасами. Одной из первых книг,
описывающих управление запасами с научной точки зрения, служит
книга [
16].
Теория массового обслуживания (С), или теория очередей (И) –
раздел теории вероятностей, осуществляющий поиск оптимального
порядка обслуживания потребителей на основе изучения текущих и
прошлых объемов потребления, а также длины очередей. Для подробного знакомства с данной теорией в первоначальном состоянии
рекомендуем книгу [33].
Теория матриц (И) – направление математики, изучающее спо-
собы применения матриц для решения за
дач теории дифференциальных уравнений, математической экономики, теории вероятностей и
других направлений. Одна из лучших книг по теории матриц – [9].
Теория машин (и механизмов) (К) – научная дисциплина о ме-
тодах изучения, создания, функционирования и проектирования машин (и механизмов). Во многих учебных заведениях в качестве
учебника по теории машин и механизмов использу
ется [8].
Теория поиска (байесовская статистика) (И) – теория поиска
потерянных объектов, служащая приложением байесовской статистики. Основы теория поиска опубликованы в серии статей [1], перевод которых на русский язык нам найти не удалось.
Теория прогнозирования (К) – комплекс научных методов, ис-
пользуемых для предсказания. Что касается литературы, то мы привед
ем здесь только те, что нам кажутся наиболее близкими к вопросу
о сложных системах – это книги [35] и [43].
Термодинамика (К) – раздел физики, изучающий общие свойства
систем с точки зрения передачи и преобразования энергии в них.
Ввиду многообразия литературы также рекомендуем мангу [54].
Тригонометрия (К) – раздел математики, изучающий свойства
геометрических фиг
ур путем их описания через элементарные тригонометрические функции. Довольно доступно тригонометрия изложена в сборнике задач и решений [44].
Физиология (К) – раздел биологии, изучающий закономерности
функционирования биологических систем разного уровня организа-
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]