166. Концептуальная модель системной задачи (кмз).

Концептуальная модель описания системной задачи. Создание концептуальной модели задачи основано на ее представлении как системы. Такое представление базируется на методологии теории систем и, в частности, системно-комплексном подходе [7]. Исходя из общих представлений о системах, введем понятие системной задачи.

Определение 1. Системная задача — это внутризадачная совокупность взаимосвязанных компонент, взаимодействие которых направлено на достижение конечной цели задачи.

Представление задачи совокупностью взаимосвязанных и взаимодействующих компонент возможно осуществить в результате ее анализа на основе методов стратификации и декомпозиции. По существу речь идет о системно-комплексном (СК) анализе задачи на концептуальном уровне ее представления.

СК-анализ предполагает введение в рассмотрение двух взаимосвязанных объектов: системной задачи и окружающей эту задачу внешней среды — среды существования задачи (рис. 4). Взаимосвязанное использование методов стратификации и декомпозиции дает возможность в рамках СК-анализа выявить наиболее существенные аспекты и компоненты как внешней среды существования задачи, так и внутреннего “устройства” самой задачи.

Рис. 4. Структурная схема системной задачи и ее внешней среды

Концептуальная модель внешнего описания системной задачи. Первым шагом на пути к концептуальному описанию задачи, а как следствие — к формированию КМЗ, должно быть признание факта ее существования, т.е. восприятие и осознание наличия проблемной ситуации и проблемы. Задача как система существует в окружающей ее среде . Если свойства и характеристики среды , в которой порождается и существует задача известны, то они задаются при внешнем описании задачи. Будем исходить из представлений, что задача имеет место в тех случаях, когда (см. рис. 4):

• определена среда существования задачи;

• известны или определены: потребность, противоречие, проблемная ситуация, проблема, а также сфера, предметная область и объект деятельности, в рамках которых рассматривается задача ;

• определена и описана цель , под которой будем понимать модель желаемого — эталонного результата решения задачи ;

• в рамках области определения (см. рис. 3) выявлена, целесообразным образом сгруппирована и в удобной форме представлена необходимая для решения задачи информация , которая включает исходные данные и исходные знания , используемые для получения результата , характеризуемого целью ;

• известны, определены или сформулированы условия , конкретизирующие отношения между исходной информацией и целью — идеализированным результатом .

С учетом перечисленных аспектов, определяющих внешние условия существования задачи , ее представление в форме концептуальной модели определится кортежем (четверкой) вида:

. (1)

Концептуальная модель внутреннего описания системной задачи. Концептуальная модель, представленная записью (1), отражает внешний “взгляд” на задачу как целостную систему. Входящий в эту модель компонент определяет условия задачи и отражает (с внешней точки зрения) факт необходимости существования связей или отношений между целью и исходной информацией о среде . Однако, при внешнем анализе содержание этих условий раскрыть не представляется возможным. Определение структуры и содержания условий — проблема внутреннего (интроспективного) анализа задачи .

Условия являются одним из определяющих компонентов системной задачи . Как уже отмечалось, они конкретизируют связи (отношения) между требуемым результатом , характеризуемым целью задачи и исходной информацией . Четко сформулированные условия декларируют существование связей (отношений) между известным — исходной информацией и неизвестным — результатом ; констатируют “что необходимо для получения желаемого результата решения задачи ”, а также определяют требования к этому результату , т.е. каким условиям этот результат должен удовлетворять. С учетом перечисленных особенностей рассмотрим условия системной задачи на основе анализа ее внутреннего “устройства” — внутренних компонент, инвариантных конкретным задачам .

Очевидно, что в качестве базовых инвариантных внутренних компонент системной задачи , определяющих условия ее решения, целесообразно выделить: метод — , алгоритм — , программу — и адекватность — . Рассмотрим каждую из этих компонент.

Метод — решения системной задачи определяет что надо делать для получения результата . Однако, метод не отражает возможности и средства реализации требуемого решения для получения результата системной задачи . В содержательном аспекте метод решения задачи представляет совокупность принципов, способов, приемов или операций, направленных на достижение определенных результатов в теоретической или практической деятельности.

Алгоритм — предназначен для реализации метода решения задачи . Алгоритм, по определению, представляет некоторое предписание, определяющее процесс, ведущий от варьируемых начальных данных (исходной информации — ) к искомому результату — . Алгоритм определяет механизмы получения требуемого результата решения задачи на основе метода . Формы представления алгоритма могут быть различными и определяются, прежде всего содержанием задачи, методом ее решения и удобством реализации.

Программа — реализации алгоритма , как правило, ориентирована на компьютерные технологии. Программа представляется последовательностью предложений определенного языка программирования, описывающих алгоритм решения задачи . По отношению к ЭВМ программа определяет упорядоченную последовательность инструкций (или команд), подлежащих выполнению.

Адекватность — еще один компонент, входящий в состав условий , определяющий качественные и количественные требования к результату решения задачи . Адекватность — комплексный показатель, определяющий максимально допустимое несоответствие между идеальным (эталонным) и действительным (реальным) результатами решения системной задачи .

С учетом выделенных и описанных в рамках условий компонент, отражающих внутреннее содержание задачи , определим концептуальную модель внутреннего описания системной задачи кортежем (четверкой) вида:

. (2)

Концептуальная модель полного описания системной задачи. Проведенный СК-анализ, результаты которого представлены концептуальными моделями внешнего (1) и внутреннего (2) описаний системной задачи , дают возможность сформировать системно-комплексную концептуальную модель полного описания задачи . Такая модель представляется системой, состоящей из кортежей (1) и (2), взаимосвязь между которыми реализуется через компонент - условия задачи :

(3)

Концептуальную модель, представленную системой (3), возможно и целесообразно доопределить. Как уже отмечалось, информация включает данные и знания . Следовательно, она может быть задана двойкой:

. (4)

Адекватность определяется через посредство двух комплексных показателей: качество — и эффективность . Показатель качества характеризует степень близости реального результата решения задачи к теоретическому обусловленному эталонному (идеальному) .

Показатель эффективности определяет комплексные затраты — “цену”, необходимую для достижения заданного качества .

Адекватность может быть, следовательно, представлена кортежем, включающим два компонента

. (5)

Таким образом, концептуальная модель полного описания задачи , полученная на основе СК-анализа, представляется системой кортежей (3), (4) и (5), взаимосвязанных друг с другом через соответствующие компоненты:

(6а)

Структурная схема концептуальной модели системной задачи , определяемая системой кортежей (6) и сформированная на основе стратифицированного подхода, представлена на рис. 5.

Замечание 2. Система кортежей (6) как по своему составу, так и по содержательному описанию удовлетворяет условиям необходимости и достаточности концептуального модельного представления системной задачи .