- •План лекції:
- •3.1. Способи керування системами та реалізація ними своїх функцій
- •3.2. Властивості та характерні особливості складних систем
- •3.3. Наукове пізнання та моделювання. Модель.
- •3.4. Зв’язок між системою та моделлю. Ізо- та гомоморфізм
- •Гомоморфізм
- •Гомоморфізм Гомоморфізм Ізоморфізм
- •3.5 Функції моделей системи
- •4.4. Класифікація моделей систем
- •Висновки
- •Питання для самоперевірки:
Лекція 3. Властивості складних систем. Система та модель.
Вступ
Складні системи мають ряд унікальних властивостей, як синергізм та емерджентність. Значення складних систем зростає, сучасні кіберкорпорації, що використовують комп'ютерні інформаційні технології, всі без винятків є складними системами. Питання оптимальності рішень, що приймаються в складній системі, є системним і погляд з точки зору класичної теорії інформації дозволяє зробити висновок про системний характер поняття «найкращого» рішення.
Моделювання як метод наукового пізнання виникло в зв'язку з необхідністю розв'язування завдань, які з тих чи інших причин не можуть бути розв'язані безпосередньо. При моделюванні між суб'єктом—дослідником та об'єктом пізнання знаходиться проміжна ланка — модель. Моделювання — це метод опосередкованого пізнання за допомогою штучних або природних систем, які зберігають деякі особливості об'єкта дослідження і таким чином заміщають його, що дає можливість отримати нове знання про об'єкт-оригінал. Подібність моделі до оригіналу завжди неповна, тобто модель лише приблизно відображає деякі властивості оригіналу. Внаслідок цього реальна система може мати різноманітні гомоморфні моделі, які не будуть між собою ізоморфними. Основна функція моделі — це засіб пізнання. У системному аналізі моделі є дуже важливим компонентом дослідження та проектування нової системи, і зазвичай використовується множина моделей для забезпечення якісного дослідження системи.
План лекції:
3.1. Способи керування системами та реалізація ними своїх функцій 1
3.2. Властивості та характерні особливості складних систем 3
3.3. Наукове пізнання та моделювання. Модель. 5
3.4. Зв’язок між системою та моделлю. Ізо- та гомоморфізм 7
3.5 Функції моделей системи 9
4.4. Класифікація моделей систем 10
Висновки 12
Питання для самоперевірки: 13
3.1. Способи керування системами та реалізація ними своїх функцій
Цілеспрямоване втручання в перебіг процесів у системі називатимемо керуванням. Керування є одним з найважливіших понять для цілеспрямованих систем, що природнім чином пов'язане з постановкою цілей: власне можливість втручання, вибору, наявність альтернативних варіантів забезпечує варіативний характер процесу керування, тобто можливість обрання варіанту дій, що провадить до мети.
Керування забезпечує необхідний рівень стійкості системи у процесах взаємодії її з зовнішнім середовищем та взаємодій всередині самої системи.
Керування є універсальним терміном у сенсі багатозначності його конкретних реалізацій:
- в математичних моделях ми можемо обирати числа функції, алгоритми, графові структури;
- в технічних системах — сили, геометричні розміри, різноманітні сигнали, команди комп'ютера, фізичні величини — температура, жорсткість матеріалу, концентрація та переміщення речовин; - в економіці — розміри фінансування, матеріальні ресурси та строки їх постачання, розташування кадрів;
- в соціальній галузі — накази, поради, дії, вплив на суспільну думку, організація нових колективів.
Науковий підхід до керування потребує чіткого визначення: - того, що є в нашому розпорядженні; - які межі нашого вибору; - який вплив те чи інше керування виявлятиме на керований процес.
На практиці в багатьох випадках ці вимоги оцінюються досить нечітко, особливо в організаційних системах, внаслідок чого обране керування не завжди скеровуватиме до досягнення поставленої мети. Ця ж ситуація можлива і у випадку формального трактування керування у випадку, коли описання процесу в системі відсутнє. У цьому випадку ми просто набираємо досвіду роботи з «чорною скринею».
Окрім того, іноді виникають ситуації, в яких не існує управління, що забезпечує досягнення поставленої мети. У цих випадках можливе розширення меж, в яких обирається керування, введення нових керуючих дій, а якщо й це не допомагає — кардинально змінити структуру системи. У цій ситуації мета не знаходиться в області досяжності, яка забезпечується наявними керуваннями, і потрібно або розширити цю область, або ж перемістити мету в її напрямку.
За способом керування системи поділяються на керовані ззовні, самокеровані, та з комбінованим керуванням:
Класифікація систем за способом керування |
|||||||||||
Керовані ззовні |
Самокеровані |
З комбінованим керуванням |
|||||||||
Без оберненого зв'язку |
регулювання |
управління за параметрами |
управління за структурою |
програмне управління |
автоматичне регулювання |
параметрична адаптація |
самоорганізація (структурна адаптація) |
автоматичні |
напівавтоматичні |
автоматизовані |
організаційні |
У систем керованих ззовні управляючий блок є зовнішнім відносно неї, в системі з комбінованим керуванням — управління здійснюється частково ззовні, а частково зсередини. Незалежно від того, де знаходиться управляючий блок, розрізняють чотири основних типи керування.
Найпростіший випадок виникає тоді, коли потрібна траєкторія руху відома, і, відповідно, відоме й правильне керування. У цьому випадку все відбувається згідно до наміченої програми. Однак в більшості випадків під впливом зовнішніх та внутрішніх чинників можливе порушення руху за визначеною траєкторією. Якщо в цьому випадку існує можливість спостереження біжучої траєкторії, визначення відмінності її від запланованої та випрацювання додаткового до програмного керування, яке в найближчому майбутньому прагне повернути систему на планову траєкторію, то такий спосіб керування буде регулюванням.
Якщо ж планову траєкторію на весь період часу визначити неможливо, або ж можливі великі відхилення від планової траєкторії, виникає завдання прогнозу майбутньої траєкторії, а керування посягатиме в підлаштуванні значень параметрів системи до того часу, поки не буде забезпечене досягнення мети. У цьому випадку відбувається процес параметричної адаптації системи.
Якщо ж шляхом керування значеннями змінних та зміни значень параметрів не забезпечується досягнення мети, це означає, що для існуючої системи мета не досягається. Однак, можливо, вона досягається іншою системою, яку отримаємо, змінюючи структуру існуючої. Отже, здійснюється процес структурної адаптації. Процеси самоорганізації та організаційного керування змінюють не лише структуру системи, але й можуть змінювати оточення системи. За ступенем свободи при здійсненні системами своїх функцій вони є:
зі скінченою множиною функціональних перетворень та жорстко визначеним способом реалізації функцій (механічні та робототехнічні системи — розробник програмує функціональні перетворення в системі, призначенням функцій є утримання системи в стійкому робочому стані);
з визначеною множиною функціональних перетворень, які можуть модифікуватися змінами оточуючого середовища (біологічна система не може самостійно визначити своє призначення або ціль, але зміни в оточуючому середовищі можуть їх модифікувати — якщо антитіла, що виділяються організмом людини, для боротьби з вірусом неефективні, організм може модифікувати антитіла і надалі закріпити це генетично);
з можливістю реалізувати одну й ту ж функцію різними способами, число яких обмежене тими цілями, яким служать ці функції (людина як цілеспрямована система в більшості випадків має вибір між: декількома стратегічними та тактичними функціями.