Морфологические методы

Термин морфология в биологии и языкознании определяется учением о внутренней структуре исследуемых систем.

Основная идея морфологического подхода - систематически находить наибольшее число, а в пределе - все возможные варианты рассматриваемого решения или реализации системы путем комбинирования основных структурных элементов системы или их признаков. Система или задача может разбиваться на части разными способами и рассматриваться в различных аспектах.

Морфологический подход, или метод Ф. Цвикки, предполагает:

--равный интерес ко всем объектам морфологического моделирования;

- ликвидацию всех оценок и ограничений до тех пор, пока не будет получена полная структура исследуемой области;

- максимально точную формулировку поставленной проблемы.

Ф.Цвикки предложил отдельные способы морфологического моделирования:

- метод систематического покрытия поля (МСПП);

- метод отрицания и конструирования (МОК);

- метод морфологического ящика (ММЯ);

- метод экстремальных ситуаций (МЭС);

- метод сопоставления совершенного с дефектным (МССД);

- метод обобщения (МО).

Наиболее распространены первые три метода.

Метод систематического покрытия поля предполагает, что существует некоторое число "опорных пунктов" знания в любой исследуемой области. Этими пунктами могут быть теоретические положения, эмпирические факты, известные компоненты системы, открытые законы, в соответствии с которыми протекают процессы и т.п. Исходя из ограниченного числа опорных пунктов знания и принципов мышления ищут возможные варианты решения поставленной проблемы.

Метод отрицания и конструирования (МОК) основывается на следующем: "На пути конструктивного прогресса лежат догмы и компромиссные или диктаторские ограничения. Следовательно, есть смысл их отрицать. Однако одного этого недостаточно. То, что получается из отрицания, необходимо конструктивно переработать" [38]. МОК реализуется тремя этапами:

1) формирование ряда высказываний (положений, утверждений, аксиом и т. п.);

2) замена одного, нескольких или всех сформулированных высказываний на противоположные;

3) построение всевозможных следствий, вытекающих из такого отрицания и проверка непротиворечивости вновь полученных и оставшихся неизменными высказываний.

МОК реализуется в форме одного из методов мозговой атаки - метода "судов".

Метод морфологического ящика основан на формировании и анализе морфологической таблицы - морфологического ящика (МЯ). Построение и исследование МЯ проводится в пять этапов [38].

Этап 1. Формулировка поставленной проблемы.

Этап 2. Определение классификационных признаков (параметров) P_n, от которых зависит решение проблемы (набор P_n может уточняться по мере получения сведений об исследуемом объекте).

Этап-3.1Формирование классификаторов по выбранным признакам Р_n, т.е. деление параметров Р_n на их значения P_n^ki и представление их в виде матриц-строк, как это показано, например, на рис.2.9.

Рис.2.9

Набор значений (по одному из каждой строки) различных параметров представляет собой возможный вариант решения моделируемой задачи, например <P₁¹, P₂²,..., P_n²>, общее число вариантов в МЯ - R=k₁´k₂´…´к_i´...´k_n,. где k_i, (i=1,2,...,m) - число значений i-го параметра;

Этап 4. Оценка всех имеющихся в МЯ вариантов.

Этап 5. Выбор наилучшего варианта решения задачи.

Идею поиска наилучшего варианта следует классифицировать как ограниченный перебор, который с самого начала сокращается благодаря формированию МЯ, затем область выбора решения ограничивается в результате исключения явно неприемлемых вариантов. Дальнейшее ограничение области возможных решений можно организовать путем введения и учета количественных, а затем и качественных критериев.

На рис. 2.10 приведены возможные пути выбора решений из МЯ.

Последний вариант (рис.2.10,в) может дать несколько решений. Для уменьшения вариантов решения следует ввести дополнительные критерии.

МЯ могут быть трехмерными и большей размерности.

Рис.2.10

заключение

Системные знания необходимы любому специалисту, независимо от того, каким видом прикладной работы он будет впоследствии занят.

Изучение теории систем - первая фаза получения системных знаний. Изучив и поняв разделы данного пособия, можно с уверенностью начать изучать методы системного анализа.

Особенно важны системные знания для специалистов по специальности 080801 «Прикладная информатика (в экономике)».

Автоматизированные системы обработки информации и управления охватывают область науки и техники, которая включает совокупность средств, способов и методов, создание и применение прикладного программного продукта для различных сфер интеллектуальной человеческой деятельности, таких как управление коммерческой деятельностью и маркетингом, финансовыми и бухгалтерскими системами, деятельностью банков, проектирование и эксплуатацию систем статистического учета и прогнозирования, медицинских информационных и диагностических систем, систем принятия социально-экономических решений и оценки их последствий, телекоммуникационных информационно-управляющих систем для автоматизации таких городских служб, как водоснабжение, энегроснабжение, тепловые сети, службы газификации, а также разработка и эксплуатация автоматизированных систем управления различными технологическими процессами, например прокатными станами, литьем металлов, перекачкой нефти и прочее.

Каким образом проявляется потребность в системных знаниях у специалиста по автоматизированным системам обработки информации и управления? Популярно это можно разъяснить следующим образом.

Человечество постоянно создает что-то, делающее его труд производительнее, а обыденную жизнь увлекательной.

С появлением вычислительных машин и средств программирования у многих ученых возникла идея создания программных комплексов для автоматизации рутинных процессов сбора и обработки информации.

Вначале информационные системы применялись для совершенствования производственного управления, затем автоматизация коснулась процессов создания конструкторской документации.

Создание современных языков программирования систем управления базами данных, средств телекоммуникаций, сетей Internet и Intranet позволило резко расширить область применения информационных систем.

Что общего во всем многообразии информационных систем, которые проектируют инженеры по специальности 080801.

Во всем многообразии информационных систем проектируемых в области прикладной информатики имеют место ряд общих этапов.

Первый этап - постановка задачи. Некто, называемый Заказчик, предлагает выполнить автоматизацию какого-либо объекта. Заказчик определяет совместно с исследователем некоторые критерии, которым должна отвечать информационная система.

Второй этап - это изучение объекта автоматизации, будь то бухгалтерия или аудиторская контора, или банк, или отдел кадров, или городская администрация, или прокатный стан и т.д. Все это для исследователя называется объектом-оригиналом. Исследователь выполняет содержательное описание объекта, т.е. описывает все входы, выходы, структуру объекта, состояния, информационные связи.

Третий этап - разработка модели объекта, т.е. некоторого «заменителя» объекта-оригинала. На модели исследователь будет производить эксперименты, т.е. проверять работу создаваемой информационной системы. Согласитесь, что экспериментировать на объекте-оригинале - дорогое удовольствие!

Четвертый этап - создание информационной системы. Это и изучение инструментария, т.е. типов аппаратных средств, программных пакетов, с помощью которых и будет создана автоматизированная система управления. С помощью оптимально выбранного инструментария создается информационная система, которая в подавляющем большинстве случаев представляет собой прикладной программный продукт либо прикладной программный продукт в совокупности с некоторыми аппаратными средствами (например, управление на удаленном расстоянии насосными станциями, энергетическими установками и прочее).

Пятый этап связан с внедрением. Информационная система устанавливается на предприятии и с помощью специалистов доводится до совершенства таким образом, чтобы ее управляющие действия соответствовали выбранными критериям. и удовлетворяли Заказчика.

Как видите, на всех этапах требуются системные знания и знания, которые были получены из дисциплины «Теория систем».

ЛИТЕРАТУРА

1. Уемов А.И. Системный подход и общая теория систем. - М.: Мысль, 1978. - 272 с.

2. Садовский В.Н. Основания общей теории систем: Логико-методологический анализ. - М.: Наука, 1974. - 279 с.

3. Теория систем и методы системного анализа в управлении и связи / В.Н. Волкова, В.А. Воронков, А.А.Денисов и др. - М.: Радио и связь, 1983. - 248 с.

4. Берталанфи Л. фон. История и статус общей теории систем// Системные исследования: Ежегодник, 1972. - М.: Наука, 1973. - С.20 -37.

5. Сигорский В.П. Математический аппарат инженера. - Киев: Техника, 1977. - 766 с.

6. Bertalanfy L. von. General System Theory - a Critical Review// General System, vol. YII, 1962, Р.1-20.

7. Месарович М., Такахара И. Общая теория систем: математические основы. - М.: Мир, 1978. - 311 с.

8. Исследования по общей теории систем: Сб. переводов / Под ред. В.Н. Садовского и Э.Г. Юдина. - М.: Прогресс, 1969. - 520 с.

9. Холл А. Опыт методологии для системотехники. - М.: Сов. радио, 1975. - 448с.

10. Черняк Ю.И. Системный анализ в управлении экономикой. - М.: Экономика, 1975. - 191 с.

11. Месарович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровненвых систем. - М.: Мир, 1973. - 344 с.

12. Методологические проблемы кибернентики: В 2-х т. - М.: Изд-во МГУ, 1970. - Т.1. - 350 с. Т.2. - 389 с.

13.ёФлейшман Б.С. Элементы теории потенциальной эффективности сложных систем. - М.: Сов. радио, 1971. - 225 с.

14. Абрамова Т.Н. Целостность и управление. - М.: Наука, 1974. -248 с.

15. Афанасьев В.Г. Проблема целостности в философии и биологии. - М.: Мысль, 1984. - 416 с.

16. Тюхтин В.С. Отражение, система, кибернетика: Теория отражения в свете кибернетики и системного подхода. - М.: Наука, 1972. - 256 с.

17. Эшби У.Р. Введение в кибернетику. - М.: ИЛ, 1959. - 432 с.

18. Форрестер Дж. Мировая динамика. - М.: Наука, 1978. - 167 с.

19. Форрестер Дж. Основы кобернетики предприятия. М.: Прогресс, 1971. - 340 с.

20. Волкова В.Н., Темников Ф.Е. Методы формализованного представления (отображения) систем: Текст лекций. - М.: ИПКИР, 1974. - 114 с.

21.йКанторович Л.В. Экономический расчет наилучшего использования ресурсов. - М.: Изд-во АНСССР, 1960. - 347 с.

22. Вентцель Е.С. Исследование операций. - М.: Сов. радио, 1978. - 551 с.

23. Юл Д.Э., Кендал М.Г. Теория статистики. М.: ЦСУ, 1960.

24. Заде Л., Дзоер Г. Теория линейных систем. - М.: М.: Наука, 1970. - 703 с.

25. Кузнецов О.П., Адельсон-Вельский Г.М. Дискретная математика для инженеров. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 480 с.

26. Поспелов Д.А. Логические методы анализа и синтеза схем. - М.: Энергия, 1978. - С. 41 - 45.

27. Яблонский С.В. Функции алгебры логики и классы Поста. - М.: Наука, 1966.

28. Шнейдер Ю.А. Информация в структурах с отношениями//Сб.: Исследования по математической лингвистике, математической логике и информационным языкам. - М.: Наука, 1972. - С. 147 - 159.

29. Шнейдер Ю.А. Логика знаковых систем. - М.: Знание, 1974. - 43 с.

30. Кофман А., Дебазей Г. Сетевые методы планирования и их применение. - М.: Прогресс, 1968.

31. Кривцов А.М., Шеховцов В.В. Сетевое планирование и управление. М.: Экономика, 1965. - 67 с.

32. Сыроежин И.М. Азбука сетевых планов. - М.: Экономика, 1966. Вып. 1.

33. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ: Учебное пособие. - М.: Высш. школа, 1989. - 367 с.

34. Основы системного подхода и их приложения к разработке территориальных АСУ/Под ред. Ф.И. Перегудова. - Томск: Изд-во ТГУ, 1976. - 440 с.

35. Лопухин М.М. ПАТТЕРН - метод планирования и прогнозирования научных работ. - М.: Сов. радио, 1971. - 160 с.

36. Литвак Б.Г. Экспертная информация: Методы получения и анализа. М.: Радио и связь, 1982. - 184 с.

37.1Поспелов Г.С., Ириков В.А. Программно-целевое планирование и управление. М.: Сов. радио, 1976. - 440 с.

38. Одрин В.М., Картавов С.С. Морфологический анализ систем. - Киев: Наукова думка, 1977. - 147 с.

39. Оптнер С. Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем. - М.: Сов. радио, 1969. - 216 с.

40. Квейд Э. Анализ сложных систем. - М.: Сов. радио, 1969. - 520 с.

41. Янг С. Системное управление организацией. - М.: Сов. радио, 1972. - 455 с.

Дата добавления: 2014-01-05