Rendszer elemzése előadások és oktatóanyagok
2.2 osztályozási rendszerek. Nagy és komplex rendszerek
Osztályozási rendszerek végezhetjük különböző szempontok szerint. Gyakran lehet elvégezni kemény és ez függ a célja és erőforrásokat. Itt a fő osztályozási módszerek (vannak más osztályozási rendszerek kritériumok).
Beállításával az átlagos korrekciós szabályozási paraméterek Megfigyelések útját a rendszer viselkedését - annak érdekében, hogy visszatérjen a rendszert, hogy a kívánt állapot (a kívánt pályáját a rendszer viselkedése, ahol a pályáját a rendszer egy szekvenciát hozott az operációs rendszer, a rendszer állapotai, amelyeket figyelembe pontokként több Államok a rendszer ).
Példa. Tekintsük a „tó” ökológiai rendszer. Ez egy nyílt, természetes eredetű rendszer változókat, amelyeket leírható vegyes módon (mennyiségileg és minőségileg, különösen tartályban hőmérséklet - mennyiségileg leírt jellemző), a szerkezet a lakosság a tó leírható mind minőségileg, mind mennyiségileg, és a szépség a tó leírható minőségileg. Típusának megfelelően leírást a törvény működésének rendszereknél ez annak tudható be, nem paraméteres egészére, bár elképzelhető, hogy az elosztási alrendszerek különböző típusú, főként a különböző alrendszer leírása „Az algák”, „hal”, „ömlik a patak”, „elfolyó áram”, „Bottom „” Coast „stb rendszer” számítógép „. - nyitott, szintetikus eredetű, vegyes leírás paraméteres vezérelt külsőleg (szoftver). A rendszer „logikai drive” - egy nyitott, a virtuális, kvantitatív leírása, mint a „fehér doboz” (a lemez tartalmát a rendszerben, még nem tartalmazza!) Vegyes ellenőrzés. Systems „Társaság” - nyílt, vegyes származású (szervezeti) és leírásokat, ellenőrzött belülről (alkalmazkodó, különösen a rendszer).
A rendszer neve nagy, ha a kutatás vagy a modellezés is nehéz, mert a nagy méretű, azaz a több államában az S rendszer egy nagyobb léptékű. Milyen dimenziót figyelembe kell venni a nagy? Ezt csak akkor tudjuk megítélni egy adott probléma (a rendszer), a konkrét célja a tanulmány a konkrét problémák és a források.
Egy nagy rendszer csökken a rendszer kisebb méretűek a nagyobb teljesítményű számítási erőforrások (vagy erőforrást) vagy hasító feladatok egy sor problémát a dimenzió (ha van ilyen).
Példa. Ez különösen fontos a fejlesztés a nagy számítógépes rendszerek, mint például a fejlesztési számítógépek párhuzamos architektúra algoritmusok és párhuzamos adatszerkezeteket és azok párhuzamos feldolgozás.
A rendszer úgynevezett összetett, ha hiányzik belőle a források (elsősorban - az információ) hatékony leírás (államok, törvények működése), valamint az ellenőrzési rendszer - meghatározásáról, megnevezéséről, vezérlő paramétereket vagy döntéseket hozni az ilyen rendszerekben (ilyen rendszerek mindig kell lennie egy alrendszer határozat).
Példa. Komplex rendszerek, például, kémiai reakciók, nézve a molekuláris szinten; sejtbiológiai képződését, tekinthető a metabolikus szinten; Az emberi agy, ha úgy vélik, a szempontból a szellemi által végrehajtott művelet férfi; gazdaság, úgy a makro szinten (azaz makroökonómia); az emberi társadalom - politikai-vallási-kulturális szinten; Számítógépek (különösen - az ötödik generációs), ha úgy tekintik, mint egy eszközt ismeretszerzés; nyelv - sok szempontból.
A komplexitás ezen rendszerek miatt bonyolult viselkedését. A komplexitás a rendszer függ az elfogadott szintű leírása vagy tanulási rendszer makroszkopikus vagy mikroszkopikus.
A komplexitás a rendszer lehet külső és belső.
Belső komplexitás összetettségétől függ a beállított belső állapotok, kijelzők potenciálisan mérve rendszerirányítás bonyolultsága a rendszerben.
Külső összetettsége határozza meg a komplexitás a kapcsolat a környezettel, a rendszerirányítás összetettsége potenciálisan becsült visszacsatolási rendszer és környezet.
Komplex rendszerek:
- szerkezeti bonyolultsága vagy statikus (nincs elég erőforrás az építési, jellemzésére, irányítási struktúra);
- dinamikus vagy ideiglenes (nincs elég erőforrás leírására dinamikus viselkedését a rendszer, és ellenőrizzék a pályáját);
- információk vagy tájékoztató - logikai Infological (nem elég erőforrás foglalkozó információ a rendszer logikája);
- számítási vagy megvalósítási tanulmányok (a források hiánya, hogy hatékonyan előrejelzés, számítási rendszer paraméterek, illetve végezzen nehéz források hiánya);
- algoritmikus vagy szerkezeti (hiányoznak a források leírására működését algoritmust vagy ellenőrzési rendszere funkcionális rendszer leírását);
- fejlődés vagy evolúció, az önszerveződés (nincs elég erőforrás a fenntartható fejlődés, az önszerveződés).
Minél összetettebb a szóban forgó rendszer, annál változatosabb és bonyolultabb belső információs folyamatok kell frissíteni a rendszer célt el nem érjük, azaz rendszer működik, vagy a rendszer fejlesztésére.
Példa. A viselkedése számos különböző valós rendszerek (.... Például, összeköttetésben áll az ellenállás vezeték x1 x2 xn vagy kémiai vegyületek koncentrációjú x1 x2 xn részt a kémiai reakcióban) írja le, egy lineáris algebrai egyenletek írva mátrix formában:
Töltött mátrix (a szerkezetét, kapcsolat) tükrözi a bonyolultsága az ismertetett rendszer. Például, ha a mátrix - felső háromszög mátrix (egy elem van elhelyezve a kereszteződésekben a i-edik sorának és j-edik oszlop mindig 0, ha i> j), akkor függetlenül attól, N (dimenzionalitásának a rendszer), könnyű, hogy vizsgálja az oldhatóságot. Elég elvégzésére fordított Gauss módszer. Ha az A mátrix - az általános formában (se nem kiegyensúlyozott, sem szalag, sem kifinomult, stb), a rendszer sokkal nehezebb, hogy vizsgálja meg (ez szükséges elvégezni számításigényesebbek összetett és dinamikus folyamat a Gauss-elimináció módszer). Következésképpen, a rendszer lesz a strukturális bonyolultság (amely már maga után számítási komplexitás, például, amikor a megoldásokat). Ha az n szám elegendő Elika, a oldhatatlansága a problémát a tárolási A mátrix felső háromszög formában egy számítógép memóriájában okozhat számítógépek és dinamikus összetettsége az eredeti probléma. Megpróbálja használni az adatokat olvasni a lemezt vezetne ismételt növekedését számítási idő (növeli a dinamikus komplexitás - hozzá kell adni azokat a tényezőket, a lemez).
Példa. Legyen egy dinamikus rendszer, akinek magatartása által leírt Cauchy probléma a következő formában:
y „(t) = k • y (t), y (0) = a
Ez a probléma egy megoldás:
y = a • e -k • t
Úgy látszik, hogy az y (t) ahol k = 10-re változik a nagyságrenddel gyorsabb, mint a y (t) k = 1 és a dinamika nehezebb lesz rendszerek nyomon követni pontosabb jóslat t → 0 és a kis c további költségeket von maga kiszámításához t .e. algoritmikusan információt dinamikusan és szerkezetileg „nem nagyon bonyolult rendszer” (egy, k ≠ 0) lehet számítástechnikailag és talán evolúciós komplex (t → 0), és a nagy t (t → ∞) és kiszámíthatatlan. Például a nagy t értékek halmozott hiba számítástechnikai megoldások felülírhatja az értéke a megoldásokat. Ha a kezdeti adathalmazt nulla ≠ 0, akkor a rendszer már nem minősül például egyszerű információt, különösen, ha a priori nehéz meghatározni.
Példa. Egyszerűsítése a technikai eszközök dolgozni hálózatok, például a tudományos fejlődés, amely lehetővé teszi, hogy csatlakoztassa a számítógépet közvetlenül a hálózat „egy aljzathoz” figyelhető meg, valamint a komplexitás a hálózatok maguknak, például azáltal, hogy növeli az előfizetők száma, és az információáramlás az interneten. Együtt a növekvő komplexitása az internet maga az egyszerűsített (a felhasználó számára!) Az épületek hozzáférés, növelje annak számítási kapacitást.
A szerkezeti rendszer összetettségét befolyásolja a dinamikus számítási komplexitás. Megváltoztatása dinamikus komplexitás változásokhoz vezethetnek a szerkezeti komplexitás, bár ez nem előfeltétel. Ebben az összetett rendszer lehet olyan rendszer, amely nem egy nagy rendszer; esszenciális ebben az esetben lehet egy kapcsolatot (energia csatlakoztatva) és alrendszerek (lásd. a fenti példa egy mátrix rendszer lineáris algebrai egyenletek).
A nagyon fogalma a rendszer bonyolultsága nem valami univerzális, hiánya és dinamikusan változhat, hogy az államtól. Ugyanakkor, és gyenge kapcsolatok, a kapcsolat az alrendszerek növelheti a rendszer összetettségét.
Példa. Tekintsük elosztjuk egység szegmens eljárás [0; 1], majd eldobjuk átlagosan három szegmensek és, hogy dobja dostraivaniya intervallum oldalú háromszög (ábra.); ezt az eljárást meg kell ismételni minden egyes alkalommal újra minden további eldobása után szegmensek. Ez a folyamat, amely szerkezetileg egyszerű, de dinamikus nehéz, sőt dinamikusan generált érdekes és nehéz nyomon követhető rendszer kép, egyre „egyre több, egyre nehezebb.” Ez a fajta szerkezetek hívják fraktálok és fraktál struktúrák (fraktál - a frakció - frakció és törés - egy kis szünetet, hogy a sérült objektum tört dimenzió). A megkülönböztető jellemzője - önhasonlósággal, azaz tetszőlegesen kis része a fraktál szerkezete hasonlít az egész, mint egy ág - a fa.
Ábra. A fraktál objektum (Koch-görbe)
Csökkentése a rendszer bonyolultsága gyakran növelheti tájékoztató értékét, ezért a vizsgált.
Példa. Kiválasztása hang vetítés a funkció teszi rajz informatívabb. Segítségével egy olyan kísérleti berendezést mikroszkóp vizsgálja meg néhány láthatatlan szabad szemmel az objektum tulajdonságait.
A rendszer neve stabil, ha megtartja a tendencia, hogy a vágy, hogy az állam a rendszer, amely a legjobban megfelel a célok, célkitűzések minőségének megőrzése szerkezetét nem változtatta meg vagy vezet erős szerkezetének változásait a rendszer egy adott sor források (pl időintervallum). A „nagy változás” minden egyes alkalommal meg kell határozni, határozzuk meg.
Példa. Tekintsünk egy inga felfüggesztett egy bizonyos ponton, és elhajlítható az egyensúlyi helyzetből szögben 0 ≤ φ ≤ π. Az inga strukturális, számítási, algoritmikus, és információkat stabil bármely ponton, és amikor φ = 0 (nyugalmi állapotban az inga) - stabil és dinamikus, evolúciós (önszerveződés folyamatok az inga mikroszinten, nem számolunk). Abban az esetben, ha a stabil egyensúlyi állapotban az inga, samoorganizuyas, hajlamos arra, hogy az egyensúly. Ha φ = π inga válik dinamikusan instabil állapotban. Ha figyelembe vesszük a jég (mint rendszer), akkor ez a rendszer szerkezetileg instabil hőmérsékleten olvadnak. Market - instabil kereslet (javaslat) szerkezetileg stabil, evolúciósan.
A rendszer neve kötve ha két alrendszer megosztani erőforrás, azaz a van néhány erőforrás-kapcsolatok, a kommunikáció közöttük.