Принципы координации

Хотя постулат совместимости и требование координируемости указывают, какими свойствами должна обладать задача, решаемая вышестоящим элементом, они отнюдь не исчерпывают решения проблемы синтеза, стоящей перед координатором.

Фактически эти условия лишь помогают сформулировать проблему синтеза как oструктурную проблему; они накладывают ограничения на стратегии, которые координатор может использовать. Однако мы не знаем, какую информацию координатор должен получить и как использовать эту информацию для выбора наилучшего координирующего воздействия, то есть мы не знаем, какой должна быть фактическая стратегия координатора.

Поучительно взглянуть, как в прошлом решались сходные по своей структуре проблемы. В поисках аналогии обратимся к области автоматического регулирования в период, предшествовавший созданию концепции обратной связи.

Ситуация тогда была в основных чертах следующая: дан процесс Р, на вход которого поступают как управляющие, так и возмущающие воздействия; спрашивается, как нужно выбрать управление, чтобы противодействовать влиянию возмущений.

Для решения этой проблемы был введен принцип управления с помощью обратной связи: выход должен сравниваться с желаемым состоянием и наблюдающееся отклонение после соответствующего преобразования должно по цепи обратной связи подаваться на управляющие органы для изменения управления в нужную сторону.

Аналогично принцип оптимальности Беллмана предполагает, что выбор управления в непосредственно следующий за данным моментом интервал времени должен делаться в предположении, что управление в течение всего остального периода времени будет оптимальным.

Если установлен принцип, остается лишь проблема определения вытекающей из него стратегии (например, определение параметров в цепи обратной связи или выбор управления для начального интервала времени) и анализ условий, при которых применима та или иная конкретная стратегия. Заметим, что в истории обоих вопросов первый этап является эвристическим и включает то, что можно было бы назвать "нововведением", тогда как второй этап обычно составляет лишь математическое исследование.

Мы будем действовать аналогичным образом. Прежде всего мы постулируем некоторые принципы координации, которые определяют различные стратегии для координатора (то есть определяют структуру координации), а затем проанализируем области приемлемости или применимости этих стратегий.

Основная причина возникновения конфликтов в двухуровневой системе связана с взаимодействием подпроцессов и с тем, что каждый из нижестоящих решающих элементов находится в неведении относительно решений, принятых другими решающими элементами того же уровня. Задача координатора, вообще говоря, состоит в оказании на нижестоящие решающие элементы такого влияния, которое приводит к желательным в некотором заранее установленном смысле результирующим взаимодействиям.

Существуют три подхода к рассмотрению такого рода взаимодействий:

1. Прогнозирование взаимодействий. Координирующие сигналы могут содержать в себе, помимо всего другого, прогноз связующих входов (сигналов); в этом случае каждый координирующий сигнал γ из Γ несет с собой прогнозные значения α^γ = ( α^γ₁ ,..., α^γ_n ) связующих входов, которые будут иметь место в связи с подачей управляющих воздействий.

2. "Развязывание" взаимодействий. Каждый нижестоящий решающий элемент получает право при решении собственной задачи рассматривать связующие входы как дополнительные свободные переменные, которые он волен выбирать по своему усмотрению. Очевидно, что подлежащие решению задачи нижестоящего уровня определяются в этом случае так, как если бы нижестоящие решающие элементы и подпроцессы были полностью "развязанными" (то есть автономными). Тогда связующий вход u, выбираемый нижестоящими решающими элементами, есть просто часть решения х и будет задаваться отображением π_U : X → U.

3. Оценка взаимодействий. Координатор в этом случае не сообщает точных значений связующих сигналов, а лишь ограничивает области их изменения: каждый координирующий сигнал γ, принадлежащий Γ, выделяет множество U_γ = U_γ1 * ...* U_γn U ; тогда i-й решающий элемент считает установленным диапазоном возмущений.

Ниже мы рассмотрим три принципа координации, основанных на постулате совместимости, записанном в виде (2.6.2), и опишем метод, позволяющий исследовать эффект взаимодействий (роль связующих сигналов).