Вопросы по курсу Системный анализ и принятие решений
Выполнил студент группы 10-В-1
Сидоренко Олег
1. Развитие системных представлений
1.1. Дайте определение алгоритма. Чем отличается не полностью формализованный алгоритм от не полностью определенного?
Под алгоритмом понимается понятное и точное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на достижение поставленной цели или получения конкретного результата(А.П. Ершов)
Например, программа для ЭВМ является алгоритмом, т.к. после её пошагового выполнения мы получаем определённый результат.
Не полностью формализованный алгоритм записывается в виде «псевдокода» - команд, которые не всегда являются конкретными действиями и в большинстве своем создают лишь общее представление об алгоритме. А не полностью определенный алгоритм не всегда точно определяет последовательность шагов и при одинаковых входных значениях может выдавать абсолютно разный результат.
1.2. Чем ограничиваются возможности механизации?
Механизация производства - замена ручных средств труда машинами и механизмами. Возможности ограничены техническим прогрессом, энергопотребляемостью. Также, если говорить о комплексной механизации конкретного производства, то ручной труд остается на отдельных нетрудоёмких операциях, механизация которых не имеет существенного значения для облегчения труда и экономически нецелесообразна. Это тоже является сдерживающим фактором.
1.3. Каково главное условие автоматизации?
Формализованное описание процессов – главное и необходимое условие автоматизации. Т.е. необходим алгоритм выполнения автоматизированной системой действий. Грубо говоря, если нет четкой последовательности действий в системе и логики в действиях нет, то при автоматизации ничего не выйдет – нечего будет автоматизировать.
1.4. Приведите примеры современной механизации физических работ. Приблизительно подсчитайте, насколько механизация увеличила производительность при выполнении этих работ.
На территории Автозавода г.Н.Новгорода во времена СССР собирали практически вручную около 4-5 машин в день, сейчас же при комплексной механизации завода, с конвейера уходит минимум 20 единиц автомобилей каждый день. Можно сказать, что производительность возросла примерно в 5 раз.
1.5. Приведите примеры автоматизации работ.
Обработка болванки для крыла самолета происходит при помощи «робота», который полирует, вращает, режет болванку необходимым образом в то время как человек лишь следит за процессом.
1.6. Приведите пример, доказывающий, что автомат может работать только в условиях, на которые он рассчитан.
Автомат разработан под определенные задачи и выполняет определенный набор действий. Этот набор действий разрабатывался специально для каких-либо условий и в нем нельзя предусмотреть всевозможные факторы. Например, маятниковые часы с кукушкой. Они могут работать только в условиях земной гравитации, на Луне такие часы будут отставать в следствии слабого гравитационного поля, а в невесомости вообще не смогут ходить
1.7. Приведите пример деятельности, которая, по вашему мнению, не может быть автоматизирована. Обоснуйте ответ.
Например деятельность суда. Оправдать или признать виновным обвиняемого так, чтобы это было верным решением, может только человек. Только человек может принять во внимание все аспекты дела, включая может даже незначительные части. На текущий день нет четкого алгоритма действия для вынесения исключительно верного приговора, а значит автоматизировать систему принятия решения нельзя.
1.8. Приведите пример деятельности, которая в прошлом считалась чисто эвристической, а сейчас алгоритмизирована.
Англия всегда отличалась консервативностью во многих вещах, включая выдачу визы на посещение. И если в других странах достаточно заполнить анкету о себе и подать заявку, то для приезда на туманный альбион не так давно требовалось пройти собеседование. Во время его специальный человек задавал не всегда обычные вопросы и по ответам на них судил о мышлении желающего получить визу. Сейчас же необходимо также лишь заполнить анкету, отметив в нужных местах предлагаемые варианты, машина проверяет заполненные листы и, следуя заложенному в ней алгоритму, дает/не дает право на въезд.
1.9. Обсудите с разных сторон изменения в системности наших знаний о природе после открытия Д.И. Менделеевым периодической системы элементов.
Система наших знаний обрела более логичную и работоспособную структуру химических элементов. Это позволило упростить расчеты процессов с изученными элементами, систематизировать их свойства, благодаря чему появилась возможность «предсказывать» свойства новых элементов еще до их синтеза. Изучение Химии после этого вышло на новый уровень.
1.10.Чем, по-вашему, ограничена свобода воображения? Например, насколько разум может оторваться от условий реализуемости воображаемых вещей?
Сразу хочется сказать, что воображение ничем не ограничено и ему дозволено все. Однако это далеко не так. Почему? А можно ли придумать новый цвет? Если да – тогда что это за цвет? И тут возникает некая преграда для воображения, дальше неё нельзя представить себе ничего. Корень этого в психике, в сознании. Определим воображение – это способность сознания создавать образы, представления, идеи и манипулировать ими. Но эти образы и идеи основаны на воспоминаниях, т.е. на том, что человек когда либо видел, или услышал, или почувствовал. Оно во многом помогает ему в тех случаях жизни, когда практические действия или невозможны, или затруднены, или просто нецелесообразны. Но без какой либо основы нельзя ничего представить, даже того, чего еще нет. Например, основываясь на знании, что существует автомобиль на колесах без особых проблем можно вообразить автомобиль без колес, даже вообразить как он работает. Но без определенного знания о существовании чего-либо невозможно представить и вообразить новый цвет. Следовательно, воображение очень сильно ограничено научными открытиями, нуждами человечества и как дополнение – техническим прогрессом. И если в воображении можно представить образ техники, которая будет реализована лет через 100-200, то заглянуть на пару тысячелетий вперед вряд ли удастся.
1.11.Представьте себе, что сила тяжести на Земле уменьшилась вдвое. Какие изменения в конструкции жилых зданий следовало бы внести?
Т.к. масса останется прежней, то значит изменения коснулись ускорения свободного падения. В таком случае силы, прикладываемые для преодоления силы тяжести, можно будет уменьшить вдвое. А значит а) Лифт в зданиях должен ехать в два раза медленнее, иначе пассажиры просто будут «прижаты к потолку»
б) Напор воды в здания нужно будет подавать с меньшим усилием
2.модели и моделирование
2.1. Объясните, что заставляет нас пользоваться моделями вместо самих объектов?
Первоначальное определение модели – некоторое вспомогательное средство, который в определенной ситуации заменяет другой объект.
Гораздо проще и быстрее смоделировать систему, чем создавать реальную. Помимо, в большинстве своем, дороговизны материалов при использовании реальных объектов время построения реальной системы в десятки раз больше, нежели моделирование этой же системы. При этом неверно построенную реальную систему также долго изменять, дополнять разными деталями, в отличии от смоделированной.
2.2. Какие функции выполняют модели во всякой целесообразной деятельности? Возможна ли такая деятельность без моделирования?
Целесообразная деятельность невозможна без моделирования. Сама цель уже есть модель желаемого состояния. И алгоритм деятельности – также модель этой деятельности, которую еще предстоит реализовать.
Как правило, деятельность редко осуществляется по жесткой программе, без учета того, что происходит на промежуточных этапах. Чаще приходится оценивать текущий результат предыдущих действий и выбирать следующий шаг из числа возможных. Это означает, что необходимо сравнивать последствия всех возможных шагов, не выполняя их реально, т.е. “проиграть” их на модели.
Таким образом, моделирование является обязательным, неизбежным действием во всякой целесообразной деятельности, пронизывает и организует ее, представляет собой не часть, а аспект этой деятельности.
2.3. Главное отличие между познавательной и прагматической моделями?
Познавательная модель – это форма организации и представления знаний, средство соединения новых знаний с уже имеющимися.
При установлении расхождения между моделью и реальностью это рассуждение устраняется путем изменения модели (модель «подгоняется» под реальность, см. рис. 3а).
Прагматическая модель это средство управления, средство организации практических действий, способ представления образцово правильных действий или их результата.
Модель
Реальность
Модель
Реальность
Познавательная
Прагматическая
Познавательные модели отражают существующее, а прагматические – не существующее, но желаемое и осуществимое
2.4. Что является общим между моделью и оригиналом при косвенном подобии?
Косвенное подобие – устанавливается не в результате физического взаимодействия модели и объекта, а объективно существует в природе. Обнаруживается в виде совпадения или достаточной близости их абстрактных моделей. После этого используется в практике реального моделирования. Например, часы – аналог времени, подопытные животные у медиков – аналог человеческого организма, автопилот – аналог летчика. Цель моделирования диктует какие стороны оригинала должны быть отражены в модели. Различным целям соответствуют различные модели одного и того же объекта.
2.5. Почему знаки можно назвать материальными по форме и абстрактными
по существу моделями? Обсудите реальные и абстрактные аспекты дорожных знаков.
Дорожные знаки позволяют регулировать дорожные отношения динамически, посредством информации на них. По сути – это знаковые модели, изображающие предметы в общих представлениях, согласованно с неким «языком» таких символов. Т.е. обводка края красным цветом означает «Запрещение», знаки прямоугольной формы с синим фоном значат «Информация». Таким образом, это знаки воплощенные в реальность, но имеющие некие абстрактные свойства – смысл, семантика.
2.6. В каком смысле можно говорить о конечности модели?
Конечность абстрактных моделей очевидна, т.к. они сразу наделяются строго фиксированным числом свойств. Реальные модели, как вещественные объекты бесконечны, однако при моделировании из множества свойств объекта модели выбираются и используются лишь те, что подобны необходимым нам свойствам объекта-оригинала.
2.7. В чем разница между адекватностью и истинностью модели?
Адекватность моделей – качество, с помощью которого достигается поставленная цель.
Модель, с помощью которой цель успешно достигается, называется адекватной. Адекватность не полностью совпадает с требованиями полноты, точности и правильности (истинности).
Истинность модель лучше всего показывается на примере: допустим, есть модель, цель которой показать как синтезировать некое вещество (химический опыт). Такая модель истинна. Есть и другая модель, цель которой также показать как синтезировать некое вещество, только не прибегая к реальным опытам, грубо говоря, программа на компьютере, позволяющая продемонстрировать весь процесс синтеза. Однако таким образом само вещество реально не получить. Такая модель адекватна, но не истинна. Получается что цель у адекватной и истинной модели одна, а результат может быть разным.
2.8.Обсудите различия в моделях компьютера с позиций системотехника, программиста и пользователя-журналиста.
Для схемотехника в модели компьютера интересно внутреннее построение функциональных элементов, их связь между собой. Программист смотрит на компьютер, оценивая все характеристики системы вплоть до модели процессора и программное обеспечение, с которым придется работать. А журналист больше следит за основными характеристиками – тактовая частота процессора, оперативная память, операционная система.
2.9.В каких обстоятельствах карта местности является познавательной, а в каких - прагматической моделью?
Карта местности является познавательной моделью в случае простого изучения местности. А как прагматическая модель карта выступает при прокладке дальнейшего маршрута на местности во время движения.
2.10.Если условное подобие определяется соглашением, то чем ограничена свобода выбора моделей условного подобия?
Условное подобие - особый класс реальных моделей, этот класс образуют модели, подобие которых оригиналу не является ни прямым, ни косвенным, а устанавливается в результате соглашения (деньги - модель стоимости, паспорт - модель личности).
Модель условного подобия должна строиться с учетом особенностей человека, который является ее потребителем. Свобода выбора моделей помимо соглашения также ограничивается психологическими и умственными особенностями людей, а так же их привычками.
2.11.Экстрасенс, делая пассы руками, снимает головную боль у пациента и объясняет это взаимодействием своего биополя и биополя пациента. Обсудите соотношение адекватности и истинности модели, предложенной экстрасенсом.
Модель экстрасенса адекватна, если он все-таки снимает головную боль пациента, предлагая тому свою модель (взаимодействие своего биополя и биополя пациента). А с точки зрения истинности такая модель может считаться ложной, но быть признанной в качестве истинной в будущем. Например, когда пациент убеждается, что модель, предложенная экстрасенсом, адекватна модель, то делает вывод для себя - «модель истинна». Таким образом все будет зависеть от пациента.
2.12.Приведите примеры конечности, упрощенности и приближенности моделей.
Конечность: модель отображает оригинал лишь в конечном числе его отношений; - дорожные знаки, например, отображают грузовую машину в виде профиля автомобиля с кабиной и грузом, мотоцикл же отображается в виде профиля мотоцикла, при этом различные формы, цвет и прочее не изображаются на знаках.
Упрощенность: модель отображает только существенные стороны объекта; - некоторые физические модели (идеальный газ, непоглощающее зеркало, абсолютно черное тело) отображают основные свойства, что и необходимо в исследованиях.
Приближенность: модель отображает оригинал грубо или приблизительно; - карта местности приблизительно отображает ландшафт.
3. Системы как предмет исследования.
3.1. Как можно объяснить существование различных определений системы? Что можно сказать в отношении справедливости каждого из них?
Каждое из определений понятия «система» используется в зависимости от контекста, области знаний и целей исследования. Основной фактор, влияющий на различие в определениях, состоит в том, что в использовании понятия «система» есть двойственность: с одной стороны оно используется для обозначения объективно существующих феноменов, а с другой стороны — как метод изучения и представления феноменов, то есть как субъективная модель реальности.
3.2. От чего зависит количество входов и выходов модели черного ящика конкретной системы?
Строя модель системы, из бесчисленного множества связей с окружающей средой отбирается конечное их число для включения в список входов и выходов. Критерием отбора при этом является целевое назначение модели, существенность той или иной связи по отношению к этой цели. То, что существенно, важно, включается в модель, то, что несущественно, неважно, – не включается. Но нередко оказывается, что казавшееся несущественным или неизвестным для нас на самом деле является важным и должно быть учтено.
3.3. Какими признаками должна обладать часть системы, чтобы ее можно было считать элементом системы?
Элемент системы не подлежит дальнейшему расчленению, т. е. - это предел членения системы с точки зрения решения конкретной задачи и поставленной цели. При исследовании элемента исследователя должны интересовать только те свойства, которые определяют его взаимодействие с другими элементами. Исходя из этого элементом называется часть системы, имеющая связи с другими частями и обладающая некой самостоятельностью
3.4. Что общего и в чем различие между элементом и его моделью черный ящик?
В модели «черный ящик» задаются, фиксируются и перечисляются только входные и выходные связи модели со средой.
Элемент системы — это минимальная целая часть системы, которая функционально способна отразить некоторые общие закономерности системы в целом.
Черный ящик описывает связи целой системы с общей средой, не показывая структуру системы, в то время как элемент является минимальной структурной частью этой системы. Однако минимальность части системы(элемента) зависит от конкретной задачи и при некоторых условиях конкретный элемент одной системы может считаться моделью «черного ящика» для уже другой системы.
3.5 Приведите примеры:
а) систем, предназначенных для выполнения определенных целей, но которые можно использовать для других целей;
Часы обычно применяются для показания текущего времени, однако их можно использовать как таймер.
б) систем, спроектированных специально для выполнения нескольких целей;
Програмный комплекс Microsoft Office позволяет решать несколько разных по сути задач:
Создание текстовых документов
Создание таблиц
Создание баз данных
Создание графических презентаций
Ли́ния Мажино́ — система французских укреплений была построена для выполнения нескольких целей:
Для того, чтобы избежать внезапного нападения и дать сигнал к началу оборонных мероприятий.
Чтобы защитить Эльзас и Лотарингию (эти территории были возвращены Франции в 1919) и их промышленный потенциал.
Чтобы быть использованной в качестве основы для контрнаступления.
Для того, чтобы сдержать наступление противника до тех пор, пока основная часть армии могла бы быть подведена к Линии.
в) различных систем, спроектированных для выполнения одной и той же цели.
Множество файловых систем спроектировано для организации файлов в системе.
3.6. Обсудите соответствие между конструкцией системы и ее целью. По-видимому оно не однозначно, но и не произвольно. Что же их связывает?
Конструкция системы - материальная реализация структурной схемы системы. И если реализации могут быть сколь угодно разными, то результат работы системы всегда должен быть одинаков и соответствовать цели. Так и получается, что соответствие между конструкцией и целью заключается именно в результате работы системы.
3.7. Обсудите проблему множественности входов и выходов на примере знакомой вам системы (компьютер, радиоприемник, автомобиль и т.п.). Перечислите при этом нежелательные входы и выходы. Установите, как можно устранить нежелательные связи с внешней средой.
Рассмотрим систему Радиоприемник. Основными входами являются радиосигнал и питание. Для управления приемником нужен регулятор громкости, регулятор частоты, показатель этих величин для простоты использования, можно добавить сюда и механизм часов, а также индикатор для них. Входом является и температура окружающей среды. При этом нежелательным входом является дождь или использование прибора под водой. Выходы приемника также разнообразны – начиная от банального звукового сигнала и отображением времени, заканчивая излучением, что является нежелательным выходом Список входов и выходов можно практически бесконечно продолжать, т.к. связывается со средой приемник неограниченным количеством способов.
Устраняют нежелательные связи путем обособливания модели от среды и выделяют в окружение только ближайшее.
3.8. Может ли часть содержать целое, частью которого она является. Объясните с позиций системного анализа. Приведите примеры.
Да, часть может содержать целое, примером этому может служить код с рекурсией - такой код будет вызывать сам себя. И если будем дробить этот код как систему на элементы-команды, то как раз получим, что одним из элементов является эта же функция. На входе у функции-элемента абсолютно тоже самое, что и у общей модели системы, на выходе аналогично. При этом построение структуры системы гораздо проще.
|
