8) Эволюционное программирование

Эволюционное программирование – на сегодня это самая молодая, интересная и наиболее перспективная ветвь data mining. Суть метода заключается в том, что гипотезы о виде зависимости целевой переменной от других переменных формулируются системой в виде программ на некотором внутреннем языке программирования. Если это универсальный язык, то в принципе на нем можно выразить любую четко определенную зависимость.

Вопрос 14. Задачи, модели и проблемы человеко-машинного взаимодействия

Условимся под системой понимать совокупность объектов, взаимодействующих друг с другом и с внешней средой, объединенных для достижения некоторой цели. С системой связан ряд часто используемых фундаментальных понятий:синергичность, эмерджентность, мультипликативностьцеленаправленность, альтернативность,структурность, иерархичность.

Отдельно выделим свойства, связанные с ресурсами и особенностями взаимодействия со средой

• Коммуникативность — существование сложной системы коммуникаций со средой в виде иерархии.

• Адаптивность — стремление к состоянию устойчивого равновесия, которое предполагает адаптацию параметров системы к изменяющимся параметрам внешней среды (однако «неустойчивость» не во всех случаях является дисфункциональной для системы, она может выступать и в качестве условия динамического развития).

• Надёжность — способность системы сохранять свой уровень качества функционирования при установленных условиях за установленный период времени.

Несмотря на то, что реальный окружающий нас мир есть бесконечное множество объектов и отношений (связей) между ними, очевидно, простейшим и наиболее удобным будет представление о реальной действительности в виде взаимодействия только двух элементов: в одном из них сосредоточено все то, что нас интересует в настоящее время; в другом – все остальное. Бесконечное множество связей между этими элементами можно свести к одной входной и одной выходной связи, которые являются самыми существенными в определенном отношении. Интересующий нас элемент назовем системой, другой элемент – внешней средой или просто средой. На рис. 1.1 представлена простейшая схема взаимодействия системы и внешней среды.

Рис. 1.1. Схема взаимодействия «система-среда»

По входной и выходной связям между системой и средой происходитобмен путем взаимной передачи материальных, энергетических илиинформационных элементов.

Элементы, передаваемые системой во внешнюю среду, называются конечными продуктами системы, а из среды в систему – ресурсами.

С точки зрения внешней среды система нужна этой среде как источник удовлетворения своих потребностей в конечных продуктах. Отсюда вывод: новую систему порождает наличие неудовлетворенной потребности – проблемной ситуации.

Проблемная ситуация определяется как возникшее или назревающее неудовлетворительное состояние элементов внешней среды, которое собственными средствами (внутренними системами во внешней среде) на данном пространственно-временном интервале не может быть ликвидировано, то есть осознание проблемной ситуации можно считать исходным систематизирующим фактором, т.к. система есть средство решения возникшей проблемы.

Во взаимоотношениях между системой и средой можно выделить два основных характерных режима:

1. Система полностью удовлетворяет имеющиеся потребности среды. Имеет место функционирование системы.

2. Система не удовлетворяет внешние потребности среды. Возникает потребность в развитии системы путем замены ее глобальной цели.

Под функционированием системы понимается процесс перехода системы или ее элементов из состояния в состояние при условии постоянства заданной цели. Развитие системы связано с необходимостью изменения поведения системы при изменении цели. Понятия функционирования и развития являются относительными: элементы системы могут находиться в состоянии развития, в то время как сама система функционирует.

Первый и второй способ деятельности системы будем рассматривать как ее внешнюю функцию. Функция определяется как способ достижения системой поставленной цели.

Задание способа достижения цели – функции системы предопределяют внутреннее устройство, конструкцию системы.

Главной характеристикой внутреннего устройства системы является структура системы – совокупность внутренних связей между элементами системы. Потребности системы в восстановлении элементов, вышедших из строя, в новых элементах, обеспечивающих перестройку структуры в случае развития системы, удовлетворяются внешней средой. Источник восполнения и дополнения элементов структуры системы через внешнюю среду называется внешними условиями.

Система называется устойчивой, если она сохраняет тенденцию стремления к тому состоянию, которая наиболее соответствует целям системы, целям сохранения качества без изменения структуры или не приводящим к сильным изменениям структуры системы на некотором заданном множестве ресурсов (например, на временном интервале). Понятие “сильное изменение” каждый раз должно быть конкретизировано, детерминировано.