ТИПИС лекции 1-ый семестр - ФКН ВГУ

Кибернетика
Ампер - (кибер - кормчий, рулево, управляющий чем-то)
Винер - наука об управлении в живых организмах и машинах
Термин использовался как обобщенное название всех системных направлений. Сейчас используется в сфере управления техническими объектами.
(50е гг.)

Сейчас кибернетика это робототехника.

Системный анализ:
Методики:
• проведение системного иследования
• Организация процесса принятия решений
• Рассатриваются подходы к выполнению этапов методики в конкретных условиях
Работа с целями:
• Исследования
• Формирование
• Структуризация или декомпозиция.

Информационные барьеры
Первый барьер : ограниченные коллективы (род, семья, племя). Один человек не может управлять коллективом.
Два механизма решения:
иехархическая система управления (руководитель-помощник-подчиненный)
правила взаимоотношени между людьми (религия, законы и т.д.)
Второй барьер:
Сложность задач управления растет быстрее числа занятых при управлении людей
Статистика (кол-во рабочих на одного конторского работника)
Начало столетия - 40 рабочих
1940 - 10 рабочих
1958 - 6 рабочих
1965 - 1 рабочий

Информационные системы
Информация - основа технического и научно-технического прогресса

Третий информационный барьер:
Проблема информационного взрыва
Решение
Необъодим комплексный, системынй анализ информационных ресурсов с тем, чтоб научиться сравнивать и т.д

Теория информационных процессов и систем
Основные понятия теории систем:
Система - элементы и связи между ними
Система - комплекс взяимодействующих элементов
Система - целое, состоящее из частей.

Система как целое S = A(1,0)
Система определяется по наличию или отсутствию свойств.

Система - организованное множество S = (орг, М)
Система -множество вещей, свойств, отношений
S = ({m}, {n}, {r})
m - вещи
n - свойства
r - отношения

Система - множество элементов, обазующих структуру S = (Q, ST, BE, E)
Q - элементы, ST - структура, BE поведение, E - среда

Система - множество входов, выходов, состояний, характеризуемых оператором перехода и оператором выходов
S = (X,Y,Z,H,G)
X - входы,Y - выходы,Z состояния,H - операторы перехода,G - ператоры выходов

По аналогии с уровнями биосистем:
S = (GN, KD, MB, EV, FC, RP)
GN - кинетическое начало, KD условие существования, MB обмен явлениями, EV развитие, FC функционирование, RP - репродукция восстановления
Понятие система
S = (F, SC, R, FL, FO, CO, JN)
F - модель, SC - связи, R - пересчеты, FL - самообучение, FO - самоорганизация, CO - проводимость, JN - возбуждения моделей

Элемент - предел членения системы с точки зрения поставленной цели
Подсистема - более крупный компонент системы, чем элемент

Структура отражает наиболее существенные отношения элементами и их группами, которые мало изменяются при изменених в система.
Представляют в виде матриц, графов.
Иерархия - упорядоченность элементов по степени важности.

Количественные методы
Сложность реальных систем не позволяет строить для них абсолютно-адекватные математические модели (ММ)
ММ описывает упрощенный процесс, в котором представлены лишь главные факторы
Каждый из уровней абстрагирования обладает присущими только ему возможностями.
Каждый из методов имеет свои правила, законы, алгоритмы.

Высшие уровни абстрагирования:
Лингвистический (символический)
Теоретико-множественный
Абстрактно-алгебраический
Топологический
Лингвистический уровень:
Формальное построение - сопоставление процессам понятий
Процесс -> понятие
Выявляются взаимоотношения между понятиями
Понятия и правила оперирования с ними образуют абстрактный язык
Понятие о высказывании на данном языке означает что имеется некоторое предложение (формула), построенная на правилах данного языка.
Формула содержит варьируемые переменные (коституэнты) при определенных их значениях высказывание делается истинным
Два типа высказываний:
Термы - объекты исследований
Функторы - отношения между термами.
Начинает изобретаться математический аппарат и мы переходим к новому методу:
Теоретико-множественный уровень
Является частным случаем лингвистического уровня описания (уровень более низкого ранга)
Термы - некоторые множества, с помощью которых перечисляются элементы(подсистемы) изучаемых систем
Функторы - устанавливают характер отношений между введенными множествами
Возникает построение сложной системы на теоретико-множественном уровне абстракции
Если связи между элементами рассматриваемых множеств устанавливают с помощью некоторых однозначных функций, отображающих элементы множеств в само исходное множество, то приходим к абстрактно-логическому уровлю описания систем.

Логико-математический уровень
Применяется в формализации функционирования автоматов
Автомат это:
1. Устройство, которое выполняет процесс без непосредственного участия человека - техническое понятие
2. Некая математическая модель, которая описывает поведение системы - математическое понятие.

Автомат -черный ящик, имеющий конечное число входных и выходных каналов и некоторое множество внутренних состояний

Входные каналы -> автомат -> выходные каналы
Автомат функционирует во времени.
При любом процессе управления или регулировании происходит переработка входной информации в выходную.
Теоретико-информационный уровень
Информация выступает как свойство объектов или явлений порождать многообразие состояни, которые посредством отражения передаются от одного объекта к другому и запечатлеваются в его структуре
Отображение множеств состояний источника во множество состояний носителя информации называется способом кодирования, а образ состояний - кодом этого состояния
Динамический уровень
Система представляется в виде объекта, в который в определенные моменты времени можно вводить вещество/энергию/информацию, а в другие моменты времени - выводить
Кроме того, для динамических систем вводится понятие состояние системы, характеризующее ее внутреннее устройства
Эвристический уровень
Предусматривает поиски удовлетворительного решения задач управления в связи с наличием в сложной системе человека
Эврика - догадка, основанная на опыте решения родственных задач
Эвристика - прием, позволяющий сократить кол-во просматриваемых вариантов при поиске решения задачи.
Кибернетический подход
Управление - любое целенаправленное поведение
Управление - обобщение методов и приемов, накопленных разными науками об управлении искусственными объектами и живыми организмами
Управление - процесс организации таого целенаправленного воздействия на некоторую часть среды, (объект управления), в результате которого удовлетворяются потребности субъекта взаимодействующего с этим объектом.