Сложные системы Подготовила Понкратова К И 541 гр

Сложные системы Подготовила Понкратова К. И. 541 гр.

Сложной системой называют систему, которая: o состоит из большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих между собой элементов; o способна выполнять сложную функцию.

4 класса систем (в зависимости от числа элементов в системе): Малые системы (простые) – 10… 103 элементов; Сложные – 104… 107 элементов; Ультрасложные (сверхсложные) – 107… 1030 элементов; Суперсистемы (очень сложные) – 1030… 10206 элементов.

Классификация систем по С. Биру Первый критерий ― степень сложности Простые динамические системы; Сложные системы, поддающиеся описанию ― отличаются разветвленной структурой и большим разнообразием внутренних связей; Очень сложные системы ― системы, являющиеся сложными, но точно и подробно описать их уже нельзя. Второй критерий Детерминированные системы Вероятностные системы

Примеры систем Простая детерминированная система оконная задвижка Сложная детерминированная система электронная вычислительная машина современные операционные системы (исходный код ОС Windows 2000 насчитывает около 29 млн. строк на языке программирования C) Очень сложная вероятностная система экономика государства человеческий мозг

Определение (с точки зрения информационного подхода) Система называется сложной, если в ней не хватает ресурсов (главным образом, — информационных) для эффективного описания (состояний, законов функционирования) и управления системой — определения, описания управляющих параметров или для принятия решений в таких системах (в таких системах всегда должна быть подсистема принятия решения).

Примеры сложных систем: Химические реакции (на молекулярном уровне); Клетка биологического образования ( на метаболическом уровне); Мозг человека (при рассмотрении его с точки зрения выполняемых интеллектуальных действий; Экономика (на макроуровне); Человеческое общество ( на политико-религиозно -культурном уровне); ЭВМ (при рассмотрении его как средства получения знаний; Язык (во многих аспектах).

Пример сложных систем • Основной проблемой системной инженерии была и остается сложность создаваемых систем Сложная система в 1957 г. • Сложная система сегодня

Сложность и принятие решений Предел для конкретной реализации СПР Задачи, поддающиеся решению, имеющимися средствами Предел для существующих СПР Задачи, не поддающиеся решению, имеющимися средствами Предел Бремерманна Задачи, не поддающиеся решению, современными средствами Задачи, принципиально не поддающиеся решению, техническими средствами СПР – системы принятия решений. Предел Бремерманна – максимальная скорость вычислений автономной системы в материальной вселенной, составляет c 2/h ≈ 1, 36 × 1050 бит в секунду на килограмм.

Сложные системы сегодня

От чего зависит сложность системы? Уровни описания или изучения системы: Макроскопический Микроскопический

Особенности исследований некоторых органов и систем тела человека В ходе макроскопического исследования легких необходимо обращать внимание на анатомические изменения органов, которые могут являться следствием развития специфических патологических процессов. На микроскопическом уровне оценивают такие характеристики, как размер и форма клеточного ядра, гранулярность и вакуолизация цитоплазмы и т. п. Отмечают любые признаки, указывающие на структурно-функциональную дезорганизацию клеток.

Сложность системы Внешняя Внутренняя

Определения Внутренняя сложность — сложность множества внутренних состояний, потенциально оцениваемых по проявлениям системы, сложностью управления в системе. Внешняя сложность — сложность взаимоотношений с окружающей средой, сложностью управления системой потенциально оцениваемых по обратным связям системы и среды.

Классификация систем по сложности (исходя из ресурсов которыми они обладают): Структурная (статическая) – не хватает ресурсов для построения, описания, управления структурой; Динамическая (временная) – не хватает ресурсов для описания динамики поведения системы и управления ее траекторией; Информационная (информационно-логическая – инфологическая) – не хватает ресурсов для информационного, информационно-логического описания системы; Вычислительная (реализация, исследования) – не хватает ресурсов для эффективного прогноза, расчетов параметров системы или их проведение затруднено нехваткой ресурсов; Алгоритмическая (конструктивная) – не хватает ресурсов для описания алгоритма функционирования или управления системой, для функционального описания системы; Развития или эволюции, самоорганизации – не хватает ресурсов для устойчивого развития, самоорганизации.

Основные способы преобразования сложной системы в простую: Выяснение причин сложности, получение необходимой информации и введение ее в модель системы; Изменение цели системы.

Фракталы

Фракталы

Схема связности U' = AU, U(0) = U 0. Большая размерность; Высокая сложность. Сложность может характеризоваться исследованием схем взаимодействия подсистем, а не порядком системы.

Большие системы

Под большой системой понимается совокупность • материальных ресурсов, • средств сбора, передачи и обработки информации, • людей-операторов, занятых на обслуживании этих средств, • людей- руководителей, облеченных надлежащими правами и ответственностью для принятия решений.

Определение (в основе размерность) Система называется большой, если ее исследование или моделирование затруднено из-за большой размерности (множество состояний системы s имеет большую размерность).

Определение (в основе управление) Большими системами называются системы, для исследования которых с целью управления не хватает материальных ресурсов времени, базы данных, или иных способов.

Примеры Большими являются системы, исследование которых имеет трудности, связанные с размерами. Экономическая система страны, Вооруженные силы, Экологическая система, Пассажирский транспорт города, Система управления полетом крупного аэродрома и др.

Характерные особенности больших систем: Большое число элементов в системе (сложность системы); Взаимосвязь и взаимодействие между элементами; Иерархичность структуры управления; Обязательное наличие человека в контуре управления, на которого возлагается часть наиболее ответственных функций управления.

Получение менее сложной модели системы Сокращение числа состояний большой системы; Расчленение системы на элементы. Имеют значения только свойства, определяющие его взаимодействие с другими элементами системы и оказывающие влияние на характер системы в целом. Выделение подсистем.

Иерархичность структуры управления Управление большими системами: Централизованное; Децентрализованное.

Определения Централизованное управление — это управление, предполагающее концентрацию функции управления в одном центре большой системы. Децентрализованное управление — такое управление, когда функция управления распределяется по отдельным элементам большой системы.

Достоинства централизованного управления Создается принципиальная возможность реализации глобально-оптимального управления системой в целом, поскольку каждое управляющее воздействие вырабатывается на основе всей информации о системе; Достаточно просто реализуются процессы информационного взаимодействия; Исключается необходимость в пересылках промежуточных результатов процессов управления; Достаточно легко осуществляется корректировка оперативно изменяющихся данных; Возникает возможность достижения максимальной эксплуатационной эффективности при минимальной избыточности технических средств.

Недостатки централизованного управления Необходимость для органа управления собирать, запоминать и обрабатывать чрезвычайно большие объемы информации; Необходимость наличия запоминающих устройств очень большого объема; Необходимость использования вычислительных средств очень высокой производительности; Чрезвычайно высокие требования по надежности ко всем элементам технического обеспечения и ко всем элементам программного обеспечения (т. к. выход из строя любого элемента приводит к выходу из строя всей системы); Высокая суммарная протяженность и перегруженность каналов связи при наличии территориально разнесенных объектов управления.

Централизованная рассредоточенная структура еще одна разновидность управления в централизованном виде управления

Централизованная рассредоточенная структура Достоинства: снижение требований к объемам памяти, производительности и надежности каждого управляющего органа без снижения качества управления; суммарная протяженность и стоимость каналов связи может быть снижена. Недостатки: усложненность информационных процессов вследствие необходимости обмена данными между центрами обработки; сложность корректировки хранимой в памяти системы информации; значительная избыточность технических средств и, следовательно, повышение расходов на их приобретение, монтаж и эксплуатацию; сложность синхронизации процессов обмена информацией.

Децентрализованное управление предполагает распределение функций управления по отдельным элементам сложной системы

Недостатки: Возможная разность управления при одинаковых объектах управления; Высокая стоимость системы управления; Сокращение перерабатываемой информации может привести к снижению качества управления.

Виды централизации управления а) Централизованное управление, б) Децентрализованное управление, в) иерархическая структура управления.

Наличие человека в контуре управления больших систем является обязательным Факторы: Участие человека в большой системе требует, чтобы управление учитывало социальные, психологические, моральные и физиологические факторы (не поддаются формализации и могут быть учтены в системах управления только человеком); Необходимость в ряде случаев принимать решение на основе неполной информации; Требование учета неформализуемых факторов; Могут быть системы, в которых нет отношений подчиненности, а существуют лишь отношения взаимодействия (межгосударственные отношения, отношения предприятий «по горизонтали» ).