Качественные и количественные методы описания систем

Методы описания систем классифицируются в порядке возрастания формализованности – от качественных методов до количественного системного моделирования с применением ЭВМ. Хотя разделение методов на качественные и количественные носит условный характер.

В качественных методах основное внимание уделяется организации постановки задачи, новому этапу ее формализации, формированию вариантов, выбору подхода к оценке вариантов, использованию опыта человека, его предпочтений, которые не всегда могут быть выражены в количественных оценках. Для постановки задач эти методы не имеют средств, почти полностью оставляя осуществление этих этапов за человеком.

Количественные методы связаны с анализом вариантов, с их количественными характеристиками корректности, точности и т.п.

Между этими крайними классами методов системного анализа имеются методы, которые стремятся охватить оба этапа: этап постановки задачи, разработки вариантов, этап оценки и количественного анализа вариантов.:

1) кибернетический подход базируется на развитии основных идей классической теории автоматического управления и регулирования и теории адаптивных систем;

2) информационно-гносеологический подход, основан на общности процессов отражения, познания в системах различной физической природы;

3) существуют также системно-структурный подход, метод ситуационного моделирования, метод имитационного динамического моделирования, который мы будем рассматривать в следующем семестре.

Качественные методы: разбивка на стадии и этапы, блочно-иерархический подход, методы типа мозговой атаки или коллективной генерации идей, методы типа сценариев, методы экспертных оценок, морфологические методы, методы типа дерева целей и другие.

При системном анализе систем удобным инструментом является инструментарий качественного анализа систем, получивший название когнитивной структуризации. Когнитология - междисциплинарное научное направление изучающее методы и модели формирования знания, познания, универсальных структурных схем мышления, которое используется в философии, нейропсихологии, психологии, лингвистике, информатике, математике, физике и др.

Цель когнитивной структуризации - формирование и уточнение гипотезы о функционировании исследуемой системы, т.е. структурных схем причинно- следственных связей, их количественной оценки.

Причинно-следственная связь между системами (подсистемами, элементами) А и В положительна (отрицательна), если увеличение или усиление А ведёт к увеличению или усилению (уменьшению или ослаблению) В.

Пример. Когнитивная структурная схема для анализа проблемы энергопотребления может иметь следующий вид:

 

Рис. Пример когнитивной карты.

Кроме когнитивных схем могут использоваться когнитивные решетки (шкалы, матрицы), которые позволяют определять стратегии поведения (например, производителя на рынке).

Количественные методы описания систем. При создании и эксплуатации сложных систем требуется проводить многочисленные исследования и расчеты, связанные:

1) с оценкой показателей, характеризующих различные свойства систем;

2) с выбором оптимальной структуры системы;

3) с выбором оптимальных значений ее параметров.

Выполнение таких исследований возможно лишь при наличии математического описания процесса функционирования системы, т.е. ее математической модели (ММ).

Т.к. ММ сложной системы может быть сколь угодно много, и все они определяются принятым уровнем абстрагированием, то рассмотрение задач на каком-либо одном уровне абстракции позволяет дать ответы на определенную группу вопросов, а для получения ответов на другие вопросы необходимо провести исследование уже на другом уровне абстракции. Для достижения максимально возможной полноты сведений необходимо изучить одну и ту же систему на всех целесообразных для данного случая уровнях абстракции.

Одним из высших уровней описания систем является теоретико-множественный. Построение сложных систем на теоретико-множественном уровне вполне уместно и целесообразно. Множества образуются из элементов, обладающих некоторыми свойствами и находящихся в некоторых отношениях между собой и элементами других множеств. АСУ вполне подходят под такое определение. На теоретико-множественном уровне абстракции можно получить только общие сведения о реальных системах, а для более конкретных целей необходимы другие абстрактные модели, которые позволили бы производить более тонкий анализ различных свойств реальных систем. Эти более низкие уровни абстрагирования являются частными случаями по отношению к теоретико-множественному уровню формального описания системы.