Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Системный анализ и моделирование при разработке экспертных систем. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 138 9 10 11 12 13 > Следующая >>>

Один из способов структурирования любой неформальной деятельности состоит в выявлении и формировании присущих ей эвристик, т.е. эмпирических правил, полезность которых обоснована лишь тем, что они во многих (хотя и не во всех) случаях приводят к успеху. Применительно к процессу генерирования альтернатив в литературе по системному анализу и методам

творчества наиболее часто описы-

ваются следующие эвристики.

4.4.1. СПОСОБЫ УВЕЛИЧЕНИЯ ЧИСЛА АЛЬТЕРНАТИВ

Важно сознательно сгенерировать как можно большее число альтернатив. Для этого используют различные способы:

а) поиск альтернатив в патентной и журнальной литературе;

б) привлечение нескольких квалифицированных экспертов, имеющих разнообразную подготовку и опыт;

в) увеличение числа альтернатив за счет их комбинирования, образования промежуточных вариантов между предложенными ранее (т.е. не «либо-

либо», а кроме того, еще и «от одной и от другой аль-

тернативы»);

г) модификация имеющейся альтернативы, т.е. формирование альтернатив, лишь частично отличающихся от известной;

д) включение альтернатив, противоположных предложенным, в том числе и «нулевой» альтернативы («не делать ничего», т.е. рассмотреть последствия развития событий без нашего вмешательства);

) интервьюирование заинтересованных лиц и более широкие ан-

кетные опросы;

ж) включение в рассмотрение даже тех альтернатив, которые на первый взгляд кажутся глупыми или надуманными;

з) генерирование альтернатив, рассчитанных на различные интервалы времени (долгосрочные, краткосрочные, экстренные); и т.д.

4.4.2. СОЗДАНИЕ БЛАГОПРИЯТНЫХ УСЛОВИЙ

При организации работы на этапе генерирования альтернатив следует помнить о существовании факторов, как тормозящих творческую работу, так и способствующих ей. Выделяют [41, § 16.6]

внутренние (психологические) и внешние факторы.

К внутренним факторам относят:

а) последствия неправильного восприятия действительности (крайние проявления: либо мы воспринимаем то, чего нет, либо не воспринимаем того, что есть);

б) интеллектуальные преграды (инерционность мышления, довлеющие стереотипы, подсознательные самоограничения, связанные с убеждениями, лояльностью, и пр.);

в) эмоциональные преграды: излишнее увлечение критикой других или, наоборот, боязнь критики со стороны других; опасение отрицательной реакции со стороны заказчика или начальства на предложенные альтернативы, субъективное отношение к «любимым» типам альтернатив (например, некоторые ярые сторонники теории массового обслуживания любые задачи стараются свести к задачам очередности) и т.д

Большое влияние на творческие процессы оказывают и внешние факторы. Замечено, что даже физические (погодные и климатические) условия сказываются на продуктивности творческого труда. Так, некоторые исследователи считают, что существует связь между творческой деятельностью целых народов и географическими условиями их жизни. На индивидуальной деятельности также сказываются физические условия. Рассказывают, что

Нильс Бор отпускал студентов с занятий, если было так жарко, что воск в пробирке расплавлялся; что Тимофеев-Ресовский однажды в жаркий день провел заседание международного симпозиума прямо в пруду, и это было, по воспоминаниям участников, самое плодотворное заседание. Известно отрицательное влияние посторонних шумов, различных неудобств и т

.п.

Однако наиболее сильное влияние на индивидуальное творчество оказывают общественные условия, общий культурный фон, идейная атмосфера. Одобрение определенной социальной группы – один из самых сильных стимулов для творчества человека.

4.4.3. СПОСОБЫ СОКРАЩЕНИЯ ЧИСЛА АЛЬТЕРНАТИВ

Если специально стремиться к тому, чтобы на начальной стадии было получено как можно больше альтернатив, то для некоторых проблем их количество может достичь многих десятков. Очевидно, что подробное изучение каждой из них приведет к неприемлемым затратам времени и средств. В таких случаях рекомендуется провести

«грубое отсеивание», не сравнивая лишь проверяя их на присутствие некоторых качеств, желательных для любой приемлемой альтернативы. К признакам «хороших» аль-

тернатив относят устойчивость при изменении некоторых внешних условий, надежность, многоцелевую пригодность, адаптивность, другие признаки «практичности». В отсеве могут помочь также обнаружение отрицательных побочных эффектов, недостижение контрольных уровней по некоторым

важным показателям (например, слишком высокая стоимость) и пр. Предварительный отсев не рекомендуется проводить слишком жестко; для детального анализа необходимы хотя бы несколько альтернатив.

Рассмотрим теперь некоторые хорошо зарекомендовавшие себя

на практике организационные формы генерирования альтернатив.

альтернативы количественно, а

4.4.4. МОЗГОВОЙ ШТУРМ

Метод мозгового штурма специально разработан для получения

максимального количества предложений.

Техника мозгового штурма такова. Собирается группа лиц, отобранных для генерации альтернатив; главный принцип отбора – разнообразие профессий, квалификации, опыта (такой принцип поможет расширить фонд априорной информации, которой располагает группа). Сообщается, что приветствуются любые идеи, возникшие как индивидуально, так и

по ассоциации при выслушивании предложений других

участников, в том числе и лишь частично улучшающие чужие идеи

(каждую идею рекомендуется записать на отдельной карточке). Категорически запрещается любая критика – это важнейшее условие моз-

гового штурма: сама возможность критики тормозит воображение. Каждый по очереди зачитывает свою идею, остальные слушают и записывают

на карточки новые мысли, возникшие под влиянием услышанного. Затем все карточки собираются, сортируются и анализируются, обычно другой группой экспертов.

Число альтернатив можно впоследствии значительно увеличить, комбинируя сгенерированные идеи. Среди полученных в результате мозгового штурма идей может оказаться много глупых и неосуществимых.

Известно много замечательных примеров успешного мозгового штурма. Приведем лишь один из них, иллюстрирующий пользу запрещения критики.

Во время войны проблема противодействия минам и торпедам противника на море была подвергнута мозговому штурму. Одна из идей заключалась в следующем: «Пусть, как только будет обнаружена мина или торпеда, вся команда станет к борту и дует на нее!». Эта не

серьезная на первый взгляд идея не была отвергнута, и при дальнейшем анализе рациональное зерно, содержащееся в ней, было трансформировано в предложение с помощью мощных насосов создавать потоки воды, отталкивающие опасный объект.

4.4.5. СИНЕКТИКА

Синектика предназначена для генерирования альтернатив путем ассоциативного мышления, поиска аналогий поставленной задаче. В противоположность мозговому штурму здесь целью является не количество альтернатив, а генерирование небольшого числа альтернатив (даже единственной альтернативы), разрешающих данную проблему. Эффективность синектики была продемонстрирована при решении конкретных технических проблем [11, § 10.2] типа «найти простой принцип устройства приводов с

постоянной угловой скоростью»,

«спроектировать усовершенствованный нож для открывания консервных банок», «изобрести более прочную крышу», «разработать герметичную застежку для костюма космонавта»; известен случай синектического решения более общей проблемы экономического плана:

«разработать новый вид продукции с годовым потенциалом продаж 300 млн. долларов». Имеются попытки применения синектики в реше-

нии социальных проблем типа «

как распределить государственные

средства в области градостроительства».

Суть синектики можно кратко изложить следующим образом. Формируется группа из 5 – 7 человек, отобранных по признакам гибкости мышления, практического опыта (предпочтение отдается людям, менявшим профессии и специальности), психологической совместимости, общительности, подвижности (последнее, как станет ясно из изложенного ниже, очень важно). Выработав определенные навыки совместной

работы, группа ведет систематическое направленное обсуждение любых аналогий с подлежащей решению проблемой, спонтанно возникающих в ходе бесед. Перебираются не только три уже известных [43 (см. 2.1)] вида подобия (прямое, косвенное и условное), но и чисто фантастические аналогии (последнее означает попытки представить себе вещи такими, какими они не являются

на самом деле, но какими хотелось бы их видеть; например, можно вообразить, что дорога существует только непосредственно под колесами автомашины).

Особое значение синектика придает аналогиям, порождаемым двигательными ощущениями. Это вызвано тем, что наши природные двигательные рефлексы сами по себе высокоорганизованы и их осмысление может подсказать хорошую системную идею. Предлагается например, вообразить свое тело на месте совершенствуемого механизма, «почувствовать себя им», либо поставить себя на место фантастического организма, выполняющего функцию проектируемой системы, и т.п. Раскрепощенность воображения, интенсивный творческий труд создают атмосферу душевного подъема, характерную для синектики. Отмечаются и психологические затруднения, возникающие у новичков в случае применения этого

метода: появление угрызений совести («получаем деньги за приятное времяпрепровождение»); зазнайство после удачного решения первой проблемы; истощение нервной системы в результате столь интенсивной работы. Успеху работы синектических групп способствует соблюдение определенных правил, в частности:

l) запрещено обсуждать достоинства и недостатки членов груп-

пы;

2) каждый имеет право прекратить работу без каких-либо

объяс-

нений при малейших признаках утомления;

3) роль ведущего периодически переходит к другим членам

группы, и т.д.

В США создана специальная фирма «Синектикс инкорпорейтед», занимающаяся консультированием и обучением в области синектики. Подчеркнем, что в отличие от мозгового штурма при использовании синектики требуется специальная и длительная подготовка.

4.4.6. РАЗРАБОТКА СЦЕНАРИЕВ

В некоторых проблемах (особенно в социотехнических) искомое решение должно определить реальное будущее течение событий. В таких случаях альтернативами являются различные (воображаемые, но правдоподобные) последовательности действий и вытекающие из них события, которые могут произойти в будущем с исследуемой системой. Эти последовательности имеют общее начало (настоящее состояние), но затем возможные

состояния различаются все сильнее, что и приводит к проблеме выбора. Такие гипотетические альтернативные описания того, что может произойти в будущем, называют сценариями, а рассматриваемый метод – разработкой сценариев. Сценарииальтернативы представляют ценность для лиц, принимающих решения, только тогда, когда они не просто плод фантазии, а логически обоснованные модели будущего,

которые после принятия решения можно рассматривать как прогноз, как приемлемый рассказ о том, «что случится, если...». Создание сценариев относится к типичным неформализуемым процедурам, представляет собой творческую, научную работу. Тем не менее и в этом деле накоплен определенный опыт, имеются свои эвристики. Например, рекомендуется разрабатывать «верхний» и «нижний» сценарии – как

бы крайние случаи, между которыми может находиться возможное будущее. Такой прием позволяет отчасти компенсировать или явно выразить неопределенности, связанные с предсказанием будущего. Иногда полезно включать в сценарий воображаемый активно противодействующий элемент, моделируя тем самым «наихудший случай». Кроме того, рекомендуется не разрабатывать детально (как ненадежные и непрактичные) сценарии, слишком «чувствительные» к небольшим отклонениям на ранних стадиях. Важными этапами создания сценариев являются: составление перечня факторов, влияющих на ход событий, со специальным выделением лиц, которые контролируют эти факторы прямо или косвенно; выделение аспектов борьбы с такими факторами, как некомпетентность, халатность и недисциплинированность, бюрократизм и волокита; учет наличных ресурсов

и т.д.

4.4.7. МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Морфологический анализ – простой и эффективный способ ге-

нерирования альтернатив – предложен Ф. Цвикки [23]. Он состоит в

выделении всех независимых переменных проектируемой системы, перечислении возможных значений этих переменных и генерировании альтернатив перебором всех возможных сочетаний этих значений.

Проиллюстрируем суть морфологического анализа на упрощен-

ном примере разработки системы телевизионной связи [41]:

Независимая переменная Значение переменной

1. Цвет изображения

Черно-белое Одноцветное (например, все оттенки красно-белого) Двухцветное Трехцветное

. . . . . .

8. Семицветное

2. Размерности изображения

1. Плоское изображение

2. Объемное изображение

3. Градация яркости

1. Непрерывные

2. Дискретные (оцифрованные)

4. Звуковое сопровождение

1. Без звука

2. Монауральный звук

3. Стереофонический звук

5. Передача запахов

1. Без передачи запахов

2. С сопровождением запахов

6. Обратная связь

1. Без обратной связи

2. С обратной связью

Эта таблица порождает 8 × 2 × 2 × 3 × 2 × 2 = 384 различные воз-

можные системы. Современному телевизионному вещанию соответствует только одна альтернатива: 1.4-2.1-3.1-4.2-5.1-6.1. Имеется повод для размышления, почему остальные альтернативы до сих пор не привлекли внимания инженеров.

Отметим также, что количество вариантов можно увеличить, вводя новые независимые переменные (в рассмотренном примере ввести размеры изображения с градацией от обычных на сегодня до размеров во всю стену, ввести дополнительные каналы передачи информации, например кожно-электрический или тактильный; перейти от одноэкранной системы к многоэкранной и т.д.). Одна из основных проблем морфологического анализа при увеличении числа переменных – это

проблема сокращения перебора. Она решается наложением различных ограничений, которые позволяют отбросить варианты, не подлежащие рассмотрению.

4.4.8. ДЕЛОВЫЕ ИГРЫ

Деловыми играми называется имитационное моделирование реальных ситуаций, в процессе которого участники игры ведут себя так, будто они в реальности выполняют порученную им роль, причем сама реальность заменяется некоторой моделью. Примерами являются штабные игры и маневры военных, работа на тренажерах различных операторов технических систем (летчиков, диспетчеров электростанций и т.д

.), административные игры и т.п. Несмотря на то что чаще всего деловые игры используются для обучения, их можно использовать и для экспериментального генерирования альтернатив, особенно в слабо формализованных ситуациях. Важную роль в деловых играх кроме участников играют контрольно-арбитражные группы, управляющие моделью, регистрирующие ход игры и обобщающие ее

ре-

зультаты.

Мы рассмотрели далеко не все методы генерирования альтернатив. Так, например, кроме перечисленных методов можно успешно использовать модифицированный метод «Делфи» [41]; возможны и различные сочетания других методов. Важным моментом является также итеративность: на любой последующей стадии системного анализа должна иметься возможность порождения новой альтернативы и включения ее в

анализ. Отметим, что при рассмотрении слабо структурированных («рыхлых») проблем часто находят первую же подходящую альтернативу и производят ее пошаговое улучшение, совершенствование.

4.5. АЛГОРИТМЫ ПРОВЕДЕНИЯ

Мы уже неоднократно отмечали, что совершенствование любой деятельности состоит в ее алгоритмизации, т.е. в совершенствовании технологии. Было бы по меньшей мере нелогично и странно не подходить с такой же меркой и к самому системному анализу: естественно поставить вопрос о том, насколько формализован сам системный анализ.

4.5.1. ТРУДНОСТИ АЛГОРИТМИЗАЦИИ

Если понимать формализацию узко (в идеале как математическую постановку задачи и вполне однозначную программу ее решения), то системный анализ в принципе не может быть полностью формализо-

СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

ван, поскольку в нем большую и очень важную роль играют этапы, на которых системный аналитик и привлекаемые им эксперты должны выполнить творческую работу. Такое положение не является особенностью только системного анализа, оно характерно для научной работы вообще.

Из приведенной цитаты наглядно видно, что современный системный анализ – это просто

одна из современных прикладных наук; и главное его отличие от других наук состоит в отсутствии (точнее, в расширении) субстратной специфики: системный анализ применим к системам любой природы.

Тот факт, что в арсенале системного анализа имеются как формальные (в том числе и математические) процедуры, так и операции, которые выполняются людьми

неформально, и даже то, что в некоторых случаях анализ вообще не использует формализованные процедуры, тем не менее не означает, что нельзя говорить об алгоритмах системного анализа. Наоборот, требование системности (в первую очередь, целенаправленной структурированности) применимо прежде всего к самому системному анализу.

Неоднократно имели место попытки создать достаточно

общий, универсальный алгоритм системного анализа (пять вариантов такого алгоритма приведены в табл. 3.1, еще несколько содержатся в [22, 27 – 29]). Бросаются в глаза общность в целом и различия в деталях приводимых алгоритмов. Было бы необоснованным утверждать, что какой-то из них «более правильный» или «более универсальный», чем другой, что реализация одного из них –

это системный анализ, а реализация другого – нет. Положение становится ясным, если вспомнить, что алгоритм является прагматической (нормативной) моделью деятельности. Выбрав конкретную модель, мы должны следовать предписаниям именно данного алгоритма, но это не означает, что нельзя было воспользоваться другой моделью. Из целевой предназначенности моделей вытекает, что для какого

-то случая конкретный алгоритм предпочтительнее другого; однако отсюда не следует, что не может существовать еще одна, лучшая реализация алгоритма или что в каком-то другом случае порядок предпочтения алгоритмов не окажется противоположным. Впрочем, и полной независимости алгоритмов также нет: одни из них могут являться расширением других, частично совпадать и т.

д.

4.5.2. КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Перечислим основные средства исследования систем (этапы системного анализа), т.е. блоки, из которых может состоять процедура анализа конкретной системы (в скобках указаны те места пособия, где данная операция описана подробно):

− определение проблемы и проблематики (4.1);

− выявление целей (4.2);

− формирование критериев (4.3);

− генерирование альтернатив (4.4);

− построение и использование моделей ([43, гл. 2], 3.2);

− оптимизация (для простых систем; 5.2 и 5.6);

− выбор (гл. 5);

− декомпозиция (3.3);

− исследование информационных потоков ([43, гл. 3]);

− исследование ресурсных возможностей (4.3);

− наблюдения и эксперименты над исследуемой системой ([43,

гл. 5]);

− реализация, внедрение

результатов анализа (4.6).

Приведенный перечень является укрупненным, может иметь другую последовательность операций, каждую указанную операцию можно разделить на более мелкие операции. Это и позволяет составлять алгоритмы системного анализа, имеющие различную степень подробности.

Итак, исследование каждой системы проводится с использованием любых необходимых методов и операций системного анализа (как формальных, в том числе с применением математических методов и ЭВМ, так и эвристических), а их конкретная последовательность определяется ведущим исследование системным аналитиком и во многом носит индивидуальный, приспособленный к данному случаю характер. Поэтому в системном анализе переплетаются особенности, присущие как науке, так и искусству.

4.6. ПРЕТВОРЕНИЕ В ЖИЗНЬ РЕЗУЛЬТАТОВ СИСТЕМНЫХ

В отличие от теории систем системный анализ является прикладной наукой, его конечная цель – изменение существующей ситуации в соответствии с поставленными целями. Поэтому окончательное суждение о правильности и полезности системного анализа или его неправильности можно сделать на основании результатов его практического применения. Это же зависит не только от того и теоретически обоснованы методы, использованные в ходе анализа, но и от того, насколько правильно реализованы полученные рекомендации. В практике системного анализа имеется много случаев, когда хорошие и правильные (как впоследствии показывала практика) результаты системных исследований были отвергнуты лицами, прини-

ИССЛЕДОВАНИЙ

, насколько совершенны

мающими решения; известны случаи, когда внедренные в практику рекомендации использовались лишь до тех пор, пока их автор сам участвовал в их реализации.

4.6.1. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

В связи с этим за последние годы в системном анализе усилилось внимание к проблемам внедрения его результатов в практику. Был выделен самостоятельный раздел системного анализа, получивший, по предложению Р. Акоффа [2], название «теории практики»; его задачей является исследование условий эффективности претворения в жизнь результатов системного анализа. При этом подчеркивается, что ника кая даже самая лучшая «теория практики» не приведет к успеху, если сама теория систем, результаты которой подлежат внедрению, недостаточно хороша. И все же, как образно выразился Акофф [3], теория практики и теория систем подобны противоположным полам, необходимым для производства потомства.

Следует подчеркнуть, что практика системных исследований и практика внедрения щественно различаются для систем разных типов. В этом отношении весьма продуктивной является классификация систем, введенная П. Чеклэндом. Он делит системы на три типа. К первому относятся естественные системы, в которых связи образованы и действуют «природным образом» (физические, химические, биологические, экологические

системы и т.п.). Ко второму типу принадлежат реальные искусственные системы, в которых связи образованы в результате человеческой деятельности, хотя эти связи имеют естественную природу (машины, приборы, другие технические системы и т.д.). К третьему типу систем относятся социотехнические системы (см. 4.1). Самым важным является то, что в связи в таких системах принадлежат не природе, а культуре (они условны, имеют знаковый характер), что смысл любой ситуации определяется отношением к ней субъекта. Хотя эти связи существуют лишь в мозгу человека (прежде всего в виде ценностей), его реальное, целенаправленное поведение делает их как

Системный анализ применяется для исследования систем всех трех типов. При этом содержательное, научное обоснование в первом случае дают естественные науки, во втором – естественные и технические, в третьем – связанные с данной проблематикой естественные, технические и гуманитарные науки, совокупность которых определяется природой исследуемой системы. Очевидно, что доля « слабо структурированных проблем наиболее велика в исследованиях

СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА В ПРАКТИКУ

их результатов, хотя и имеют много общего, су-

результате участия людей наиболее существенные

бы реально существующими.

рыхлых»,

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 138 9 10 11 12 13 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]