23413

Загальні положення методології дослідження та проектування складних систем

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Элемент простейшая неделимая часть системы отвечающая предельно детальному рассмотрению системы в рамках решаемой задачи. Целостность эмерджентность важнейшая характеристика системы которая проявляется в том что в процессе взаимодействия элементов входящих в состав системы появляется принципиально новое качество свойство которым не обладает ни один из входящих в систему элементов.Целевое назначение системы цель системы желаемый и потенциально достижимый результат который может быть получен в процессе функционирования...

Украинкский

2013-08-05

80 KB

1 чел.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ,  МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІНФОРМАЦІЙНО-КОМУНІКАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

КАФЕДРА           інфокомунікацій________

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідуючий кафедрою

_______________ Костік Б.Я.

       (підпис, прізвище)

“ ____ “  _____________  2012  року

Л Е К Ц І Я    №  1

з навчальної дисципліни __моделювання компютерних мереж 

напряму підготовки _______інформаційні технології________

освітньо-кваліфікаційного рівня ____cпеціаліст_____________

спеціальності _____ компютерні системи та мережі_________

Тема  Загальні положення методології дослідження та проектування складних систем

                                                 (повна назва лекції)

Лекція розроблена стар. викл каф. Інф. Срочинська Г.С.

(вчена ступінь та звання,  прізвище та ініціали автора)

Обговорено на засіданні кафедри (ПМК)

Протокол № __________

“ ____ “ _____________ 2012 року

Київ


Навчальні цілі: Вивчення основних понять моделювання, ознайомлення з поняттями системи та моделі, співвідношенням між моделлю та системою, класифікацією  моделей,  видами  моделей, технологію моделювання.

Виховні цілі: Формування у студентів інженерно-технічного кругозору, методами  імітаційного моделювання для побудови  комп’ютерних систем та мереж, вміння ставити та вирішувати складні інженерні задачі, проводити аналіз, аргументовано робити висновки.       

Час  90 хв.

ПЛАН ПРОВЕДЕННЯ ЛЕКЦІЇ ТА РОЗРАХУНОК ЧАСУ

Вступ                                                                                                    10  хвилин

Навчальні питання

1.  Завдання навчальної дисципліни та порядок її вивчення            30 хвилин

(найменування питання лекції)

2. Загальні положення методології дослідження та проектування складних систем. Основні поняття та визначення. Математичне формулювання систем в рамках теоретико-множинного підхода.                                        40 хвилин

(найменування питання лекції)

Заключення                                                                                            10  хвилин

ЛІТЕРАТУРА:

(рекомендована для студентів)

1. В.Г. Кривуца, В.В. Барковський, Л.Н. Беркман. Математичне моделювання телекомунікаційних систем: Навч. посібник. –К.: Звязок, 2007.

НАВЧАЛЬНО-МАТЕРІАЛЬНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

(наочні посібники, схеми, таблиці, ТЗН та інше)

Діапроектор, дидактичні слайди


НАВЧАЛЬНІ МАТЕРІАЛИ

Вступ

Дисципліна «Моделювання комп’ютерних мереж»   забезпечує професійну підготовку студентів за фахом  «Компютерні системи та мережі».

        Метою вивчення дисципліни є формування у студентів системи знань, навичок і умінь по основних принципах побудови і проектуванні вивчення імітаційної моделі персонального комп’ютера; технологічних етапів випробування та експлуатації імітаційних моделей.

І. ТЕКСТ ЛЕКЦІЙ

  1.  Загальні положення методології дослідження та проектування складних систем

Теория систем является относительно молодой ветвью современной науки, и ее развитие в настоящее время продолжается. Особенно активно теория систем развивается в направлении создания и исследования информационных систем в сфере управления. Выбор показателей эффективности, оптимизацию таких важных свойств этих систем, как надежность, безопасность, живучесть, управляемость, устойчивость и др., невозможно осуществить без глубокого изучения методов и моделей общей теории систем. Поэтому целью данной главы является формирование базовых понятийных сведений из этой области, а также рассмотрение специфических особенностей и характеристик информационных систем (и происходящих в них процессов) как особого класса сложных систем, постоянно расширяющих свое присутствие в самых различных сферах нашей жизни. Кроме того, в главе рассматриваются вопросы проведения системных исследований в интересах проектирования - создания новых систем и оптимизации процессов управления в уже действующих системах. При этом отмечается определяющая роль методологии компьютерного моделирования систем при выполнении синтеза и анализа информационных процессов и систем.

2. Основные понятия и определения. Математическое описание систем в рамках теоретико-множественного подхода

Очевидно, что изначально необходимо ввести ряд понятий и определений, которые будут постоянно использоваться в ходе последующего изложения материала. Основное из этих понятий - система. Существует достаточно много определений понятия «система», главная особенность которых состоит в стремлении авторов подчеркнуть некоторые существенные свойства систем как объектов материального мира. По всей видимости, для того чтобы наиболее полно раскрыть это понятие, требуется изначально также дать ряд взаимодополняющих определений, раскрывающих весь спектр сопутствующих понятий и свойств.

Система - целостное, органично единое образование, состоящее из множества элементов, находящихся в отношениях или связях друг с другом.

Элемент - простейшая неделимая часть системы, отвечающая предельно детальному рассмотрению системы в рамках решаемой задачи.

Целостность (эмерджентность) - важнейшая характеристика системы, которая проявляется в том, что в процессе взаимодействия элементов, входящих в состав системы, появляется принципиально новое качество, свойство, которым не обладает ни один из входящих в систему элементов. Свойство - сторона любого объекта, обусловливающая его отличие или сходство по отношению к другим объектам и проявляющаяся при его взаимодействии с другими объектами.Качество - свойство или совокупность существенных свойств объекта, определяющих его пригодность для использования по назначению.Целевое назначение системы (цель системы) - желаемый и потенциально достижимый результат, который может быть получен в процессе функционирования системы.Эффективность системы - степень соответствия фактического или ожидаемого результата (исхода) процесса функционирования системы желаемому, т. е. степень соответствия цели системы.Состояние системы - совокупность существенных свойств (параметров, характеристик), присущих системе в данный момент времени.Структура - описание совокупности элементов (состав системы) и наиболее устойчивых связей (взаимосвязей) между ними (часто без отображения свойств и состояний элементов и связей).Используются также понятия формальной и материальной структур.Формальная структура определяет совокупность функциональных элементов (определенных как некоторые функции, преобразующие состояния) вместе с их взаимосвязями, необходимую и достаточную для достижения системой поставленных целей.Материальная структура определяет конкретную совокупность реальных (физических) элементов системы и взаимосвязи между ними. При реализации системы осуществляется наложение формальной структуры на материальную структуру, которое и определяет так называемую «амалъгированную» структуру, или просто структуру системы. Подобное наложение носит неоднозначный характер, так как распределение выполняемых в рамках формальной структуры функций по физическим элементам материальной структуры системы может осуществляться различным образом.Связь - отношение между элементами системы, фиксирующее ограничение их степени свободы, проявляющееся в утрачивании ряда свойств, которыми они потенциально обладают будучи свободными (автономными), и одновременно обеспечивающее сохранение структуры и целостности системы (т. е. проявление новых свойств, присущих системе в целом).Взаимодействие систем между собой или элементов систем в рамках одной системы - взаимное влияние, приводящее к некоторым существенным изменениям в их состояниях (энергетическим, химическим, физическим и т. п.).Здесь следует отметить, что понятия связи и взаимодействия в определенном смысле идентичные, тем не менее, могут отражать различные аспекты отношений между объектами: связь в большей степени направлена на отражение структурных характеристик системы в статике, тогда как понятие взаимодействие часто используется для описания изменения свойств, имеющего определенную динамику. Процесс — совокупность последовательных изменений состояния системы, обеспечивающая достижение цели.Декомпозиция - разъединение системы на части в интересах ее исследования или проектирования с последовательным самостоятельным рассмотрением этих частей.Подсистема - относительно независимая часть системы, объединяющая элементы, выделенные при декомпозиции, и реализующая выполнение некой функции (подцели, функциональной операции), обеспечивающей достижение общей цели системы.Названием «подсистема» в этом определении подчеркивается, что выделяемая часть сама обладает основными чертами системы и, прежде всего, целостностью, а также наличием своей цели, являющейся подцелью по отношению к цели исходной системы.Важнейшим понятием для исследования систем является также понятие «внешняя среда».Внешняя среда - совокупность элементов (объектов) естественного или искусственного происхождения, не входящих в состав системы, но оказывающих на нее определенное воздействие и определяющих существенные условия ее функционирования.Выделение внешней среды для рассматриваемой системы является весьма важной процедурой, так как избыточность или недостаточность в описании внешней среды мешают правильному пониманию сущности системы и адекватному анализу ее свойств.Для теории систем весьма важным является понятие сложности системы. Существует ряд подходов к разделению систем на простые и сложные по количеству входящих в них элементов; по сложности выполняемых функций; по возможности формализованного описания поведения систем и т. п. В частности, академик А. И. Берг определял сложную систему как объект, который можно адекватно описать не менее, чем на двух математических языках (например, с помощью аппарата дифференциальных уравнений и аппарата булевой алгебры). Иначе говорят, что такой объект обладает «гибридным поведением». Очень часто сложную систему определяют как систему, которую вообще нельзя корректно описать математически в силу наличия в ней большого количества элементов, связанных неизвестным образом, и/или наличия неопределенностей относительно протекающих в системе процессов и явлений. Для простой системы, напротив, характерна возможность корректного и законченного описания в рамках единого математического аппарата, что позволяет получить аналитические или численные решения, определяющие ее свойства. Будем далее использовать следующее определение.

Сложной системой будем называть такую систему, которой присущи следующие признаки:

  •  целевое назначение носит многоаспектный, многофункциональный, а часто и плохо формализованный характер;
  •  значительное количество разнородных элементов, взаимодействующих друг с другом «непростым» образом;
  •  состоит из достаточно самостоятельных подсистем, объединяющих элементы, имеющих свое целевое назначение и решающих свои задачи;
  •  присутствует большое количество случайных и не случайных факторов, влияющих на достижение цели системы, воздействие внешней среды трудно предсказуемо, а ее элементы в полном объеме выделены быть не могут и всегда остаются неучтенные воздействия;
  •  отсутствует единое формализованное описание системы и требуется использование разнородных «языков» формализованного описания, отражающих различные аспекты ее представления и поведения.

Помимо этого в литературе используется термин большая система. При этом во многих случаях термины «сложная» и «большая система» используются как синонимы. В ряде источников под термином «большая система» понимают системы, имеющие значительное число элементов (чисто количественный аспект). Мы остановимся на следующем определении.

Большой системой будем называть пространственно распределенное сообщество взаимосвязанных сложных подсистем, обладающих определенной степенью автономности, объединенных между собой энергетическими, материальными и информационными связями для обеспечения целенаправленного функционирования как единой системы и использующих человека в процессе организации и управления этими подсистемами и системой в целом.

С понятиями сложной и большой систем тесно связано понятие иерархии.

Иерархия - расположение частей и элементов целого в порядке от «высшего к низшему». При иерархическом описании сложных систем применяются различные способы . Во всех них используется понятие «уровень иерархии», имеющее различный смысл в зависимости от способа описания. Существуют три основных типа иерархии:

  1.  на основе выделения страт - уровней абстрагирования (аспектов) при описании системы;
    1.  на основе выделения слоев - уровней сложности принимаемых решений при достижении глобальной цели;
    2.  на основе выделения эшелонов или уровней в организационной структуре системы, имеющей четко выделенные семейства управляющих и подчиненных элементов.

При рассмотрении вопросов синтеза и анализа сложных систем обычно проводится их декомпозиция или, как еще часто говорят, структуризация на системы низшего уровня, которые и называют подсистемами и которые, в свою очередь, обладают функциональной целостностью, выполняя определенные операции, обеспечивающие достижение общей цели. Дальнейшая декомпозиция подсистем приводит к образованию многоуровневой иерархии, которая предполагает не только разделение систем, подсистем на части, но и использование различных аспектов описания системы, понимания ее как объекта материального мира. Подобную декомпозицию, предполагающую последовательное выделение составных частей системы, реализующих необходимый спектр функций (функциональных операций) как выделенных частей деятельности системы, будем называть структурно-функциональной декомпозицией.

Дальнейшее углубление и обобщение введенных понятий и характеристик связаны с изучением общих закономерностей, объединяющих фундаментальные свойства сложных систем в следующие группы: закономерности взаимодействия части и целого (целостность, аддитивность, интегративность); закономерности иерархической упорядоченности (коммуникативность, иерархичность); закономерности осуществимости (экфинальность, закон необходимого разнообразия, закономерность потенциальной эффективности); закономерности развития (историчность, самоорганизация); закономерности целеобразования и т. д. Их подробный анализ дан в литературе по теории систем , которая может быть при необходимости использована читателем.

Обобщая введенные понятия, можно сделать вывод, что любая система определяется тремя основными категориями: элементы, отношения, свойства. Однозначное и полное задание (описание) этих категорий фактически определяет систему: ее целевое назначение, структуру, качества. Рассмотрение способов формализованного описания систем однозначно связано с понятием модели.


Заключення

Модель - это объект-заменитель объекта-оригинала, обеспечивающий изучение наиболее существенных в интересующем нас аспекте свойств оригинала и, наоборот, позволяющий абстрагироваться от его несущественных в рамках данного рассмотрения свойств. Как правило, объект-заменитель представляет собой формализованное в рамках некоторого языка (например, математического) описание системы. Иногда в этом плане употребляют термин модель функционирования, который обозначает модель, обеспечивающую предсказание изменения состояний системы во времени, т. е. ориентированную на описание динамики ее функционирования как процесса.

II. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

           Дисципліна “ Моделювання комп’ютерних мереж ”- це теоретичні основи принципів вивчення основних понять імітаційного моделювання, ознайомлення з поняттями системи та моделі, співвідношенням між моделлю та системою, класифікацією  моделей,  видами  моделей, технологію моделювання; побудовою  імітаційної моделі персонального комп’ютера; технологічних етапів випробування та експлуатації імітаційних моделей.

Основні форми поточного контролю – спостереження за діями студентів, проведення модульного контролю.

Самостійна робота студента по підготовці до поточних занять, модульного контролю в межах відведеного часу планується особисто кожним студентом.

III. ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА

1. В.Г. Кривуца, В.В. Барковський, Л.Н. Беркман. Математичне моделювання телекомунікаційних систем: Навч. посібник. –К.: Звязок, 2007.

Розробник лекції   старший викладач кафедри інфокомунікацій

___                          Срочинська Г.С.

(підпис, прізвище)

“ ____ “  _____________  2012  року

PAGE  7


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

78638. Ценовая политика предприятия 35.5 KB
  Предлагается учитывать следующие факторы формирующие рыночные цены: Факторы спроса определяющие цену спроса на товар которую предлагает покупатель: Платежеспособный спрос который может выделить покупатель на данный товар; Уровень сбережений которые покупатель делает чтобы не покупать товар; Объем спроса – количество товара которое покупатель способен приобрести при некотором уровне цены; Потребительские свойства товара его качественные характеристики; Полезность товара – способность его удовлетворить потребности потребителя или...
78639. Проблемы развития предпринимательства в России 29 KB
  Одним из ключевых нововведений установленных в Федеральном законе является принципиально новый подход к критериям выделения субъектов малого и среднего предпринимательства. Согласно нормам Федерального закона к субъектам малого предпринимательства относятся внесенные в единый государственный реестр...
78640. Жизненный цикл товара, его экономический смысл 24.5 KB
  Иcxoдными днными для пpинятия peшeний пpи pзpбoткe или кoppeктиpoвкe пpoдyктoвoй пoлитики являeтcя нлиз жизнeннoгo цикл тoвp н pынкe кoтopый пpeдcтвляeт coбoй мoдeль pынoчнoй peкции oтpжeннoй в пpмeтpx вpeмeни и cтoимocтныx пoкзтeляx. Зня зкoнoмepнocти pзвития жизнeннoгo цикл oтдeльныx гpyпп видoв тoвpoв и пpoгнoзы длитeльнocти oтдeльныx eгo фз пpeдпpиятиe мoжeт oпpeдeлить мoмeнт нчл НИОКР зпycк в пpoизвoдcтвo и внeдpeния н pынoк нoвыx издeлий и мoдepнизции cyщecтвyющиx вpeмя yxoд c дннoгo pынк ycтpeвшиx нe пoльзyющиxcя cпpocoм...
78642. Предпринимательские риски, их оценка и пути снижения 32.5 KB
  Внешние факторы влияющие на уровень предпринимательского риска подразделяются на две группы: факторы прямого воздействия и факторы косвенного воздействия. Факторы прямого воздействия непосредственно влияют на результаты предпринимательской деятельности и уровень риска. Факторы косвенного воздействия не могут оказывать прямого влияния на предпринимательскую деятельность и уровень риска но способствуют его изменению. Каждая предпринимательская фирма имеет собственные предпочтения деятельности направленно связанные с риском и на основе...
78643. Конкурентоспособность в предпринимательстве и пути ее повышения 30.5 KB
  Все факторы конкурентоспособности предприятия М. Вопервых факторы конкурентоспособности предприятия делятся на: основные; развитые. Основные факторы – это природные ресурсы климатические условия географическое положение страны неквалифицированная и полуквалифицированная рабочая сила. Развитые факторы – современная инфраструктура обмена информацией высококвалифицированные кадры использование высокотехнологичных производств.
78644. Структура и сегментирование рынков в маркетинге 30.5 KB
  Углубленное исследование рынка предполагает необходимость ее рассмотрения как дефиринцированной структуры в зависимости от групп потребителей и потребительских свойств товара что в широком смысле определяет понятие рыночной сегментации. Рыночная сегментация представляет собой с одной стороны метод для нахождения частей рынка и определения объектов на которые направлена маркетинговая деятельность предприятия. Под сегментацией понимается разделение рынка на сегменты различающиеся своими параметрами или реакцией на те или иные виды...
78645. Маркетинг: принципы и методы маркетинговых исследований 31.5 KB
  Маркетинговые исследования занимают обычно срединное положение между осознанием необходимости какоголибо решения и его принятием. Принципиальной особенностью маркетингового исследования отличающей его от сбора и анализа внутренней и внешней текущей информации является его целевая направленность на решение определенной проблемы или комплекса проблем маркетинга. В итоге маркетинговые исследования призваны обосновать вид и долю товара фирмы который она намерена представить на определённом рынке. Принцип точности означает четкость постановки...
78646. Товарная политика фирмы и методы ее формирования 32 KB
  Товарная политика это разработка частных стратегий по оценке номенклатуры выпускаемой продукции и движения ее до потребителей соответствующих рынков. Товарная политика – составная часть перспективного плана развития производства включающая предварительный выбор номенклатуры продукции некоторые из которых в дальнейшем будут включены в производственный портфель. Разработка товарной политики предусматривает: комплексный анализ возможностей действующих рынков с позиции обеспечения успешной реализации планируемой номенклатуры продукции т....