Информационно-алгоритмическое обеспечение решения практической задачи

Выше было показано, что состояние качества жизнедеятельности человечества имеет тенденцию к ухудшению. Это обстоятельство служит для нас основанием считать, что эволюционно складывающиеся у индивидов и СО информационно-алгоритмические обеспечения решения индивидуальных и коллективных проблемы и их согласование с решением корневой проблемы не обеспечивают приемлемую безопасность жизнедеятельности человечества. Следовательно, актуальной является разработка согласованных между собой в интересах обеспечения безопасности жизнедеятельности человечества информационно-алгоритмических обеспечений решения коренной, разных УО коллективных и индивидуальных проблем преобразования качества жизнедеятельности соответствующих фрагментов жизнедеятельности человечества.

В основу структуры информационного обеспечения рассматриваемой преобразовательной деятельности предлагается положить логически полную структуру информации, необходимой для решения любой практической задачи по преобразованию какого-либо объекта. Она включает следующие взаимосвязанные составляющие (см. рисунок):

1 – описание желаемого (целевого) состояния объекта (после его преобразования);

2 – описание существующего состояния объекта (до его преобразования);

3 – описание действии по преобразованию объекта из существующего состояния в желаемое.

Очевидно, что все указанные выше описания должны быть выполнены на едином «языке» – в единой «системе координат». Это можно сделать посредством моделирования.

Рассмотрим основные способы моделирования, используемые в практике

Ниже на рисунке приведены виды моделей. При их рассмотрении будем использовать понятия «оригинал» и «модель». Оригинал – это ФОР, а модель – аналог рассматриваемого ФОР (оригинала), специально созданный как средство “упаковки” сведений, необходимых для решения определённой практической задачи.

Формы моделирования разнообразны и зависят от используемых моделей и сферы применения моделирования. По характеру моделей выделяют материальное (предметное) и информационное (знаковое) моделирование Материальным называется моделирование, в ходе которого исследование

Рисунок 1.1 – Структура знаний, необходимых для решения практических задач

Рисунок 1.2 – Виды моделей

ведётся на модели, воспроизводящей опредёленные геометрические, физические, динамические либо функциональные характеристики объекта моделирования – оригинала. Большое распространение имеют такие предметные (материальные) модели, как уменьшенные макеты, действующие модели различных приборов и устройств, тренажеры и т.п. Применение материальных моделей ограничено тем, что не для всякого оригинала может быть создан его вещественный аналог.

При информационном моделировании моделями служат схемы, чертежи, формулы, предложения в некотором алфавите (естественного или искусственного языка) и т.п. Важнейшим видом такого моделирования является математическое (логико-математическое) моделирование, производимое выразительными и дедуктивными средствами математики и логики. Поскольку действия со знаками всегда в той или иной мере связаны с пониманием знаковых конструкций и их преобразований, построение знаковых (информационных) моделей или их фрагментов может заменяться мысленно-наглядным представлением знаков или операций над ними – мысленным моделированием[1].

В практике организации любой деятельности используются познавательные и прагматические модели.

Познавательная модель служит для представления в целостном виде всей информации о преобразуемом объекте: и уже имеющихся в наличии, и вновь полученных. Познавательная модель даёт описание существующего состояния оригинала. Ниже такая модель будет именоваться «дескриптивной» моделью (ДМ).

Прагматическая модель служит для представления желаемого – целевого состояния оригинала, она предуказывает состояние оригинала. Ниже такая модель будет именоваться «прескриптивной» моделью (ПМ).

Из существующего состояния в желаемое объект преобразования на основе результатов его диагностирования переводится посредством реализации упорядоченной совокупности действии – программы развития (ПР) по преобразованию объекта из существующего состояния в желаемое

С учётом приведённого выше уточним наименования компонентов логически полной структуры информации, необходимой для решения любой практической задачи. Она будет включать следующие взаимосвязанные составляющие: 1) ПМ объекта, 2) ДМ объекта, 3) ПР объекта.

В общественных и гуманитарных науках используются только знаковое моделирование: мысленное и знаковое в буквальном (узком) смысле.

Одним из наиболее мощных современных способов знакового моделирования (мысленного и знакового в узком смысле) целостных объектов является системное моделирование – моделирование, основанное на системном подходе к формированию образа оригинала.

По характеру оригинала различают статические и динамические модели. Оригиналом статической модели является совокупность неизменяющихся в течение определённого промежутка времени сторон ФОР.

Статистическая модель – “моментальная фотография” рассматриваемого оригинала. Например, оригиналом может служить морфология (строение) рассматриваемого фрагмента объективной реальности.

Оригиналом динамической модели является процесс функционирования и развития ФОР. Одним из методов системного моделирования и анализа процессов является подход, основанный теории сетей Петри[2].

Воспользуемся элементами графики теории сетей Петри для моделирования рассматриваемого нами информационно-логического обеспечения решения любой практической задачи.

Алгоритм – это преемственная последовательность действий, выполнение которой позволяет достичь определённых целей. Также алгоритмом называется описание достижения определённых целей. Поскольку такое описание представляет собой динамическую модель, рассмотрим её представление в виде сети Петри.

Мы помним, что логически полная совокупность информации, необходимой для решения любой практической задачи включает: ПМ объекта, ДМ объекта и ПР объекта.

Следовательно, в самом общем виде алгоритм включает следующие действия:

- разработку ПМ объекта;

- разработку ДМ объекта;

- диагностирование объекта;

- разработку ПР объекта;

- внедрение ПР объекта, анализ результатов реализации и выработка рекомендаций по её рационализации.

Всё перечисленные выше действия, входящие в состав алгоритма, характеризуются желаемыми результатами и условиями, необходимыми для их реализации.

Опишем алгоритм с помощью элементов графики теории сетей Петри. Формально – на “языке” теории сетей Петри – действие (операция) идентифицируется значком, именуемым “переход”, а условие – значком, именуемым “место”. Графически на схеме сети Петри “переход” обозначается “барьером”, “место” – кружком. “Барьеры” и кружки на схеме имеют, как правило, буквенно-цифровое обозначение, которое используется для формирования спецификаций для переходов и мест конкретной схемы сети Петри. Например, пусть буквой “t” обозначается переход, а буквой “p” – место. Тогда запись “tn” возле “барьера” будет обозначать, что этим “барьером” на схеме обозначен переход №n, которому в спецификации соответствует конкретное действие (операция) в рассматриваемом процессе-оригинале; а запись “pm” возле кружка будет обозначать, что этим кружком на схеме обозначено место №m, которому в спецификации соответствует конкретное условие – элемент счётного множества условий, необходимых для реализации рассматриваемого процесса-оригинала.

Таким образом, выделенному в технологии конечному множеству действий (операций) однозначно соответствуют множества переходов и “барьеров”, а конечному множеству условий – множества “мест” и условий.

Сеть Петри представляет собой совокупность переходов и мест, соединённых сообразно связям между действиями (операциями) и условиями их реализации, существующим в рассматриваемом процессе-оригинале. При этом конкретное условие, необходимое для реализации конкретного действия, по своему смыслу может быть результатом реализации другого действия. Так, если стрелка от рассматриваемого места “входит” в какой-либо переход, то этим местом обозначается условие, необходимое для выполнения действия (операции), соответствующего этому переходу. А если стрелка “входит” в рассматриваемый кружок от какого-либо перехода, то этим местом обозначается результат выполнения действия, соответствующего этому переходу. Таким образом, схема Сети Петри в совокупности со спецификациями для переходов и мест моделирует рассматриваемый процесс-оригинал

Представим в виде сети Петри рассматриваемы алгоритм. Выше уже указывалось, что алгоритм включает следующие действия:

- разработка ПМ объекта;

- разработка ДМ объекта;

- диагностирование объекта;

- разработку ПР объекта;

- внедрение ПР объекта, анализ результатов реализации и выработка рекомендаций по её рационализации.

На рисунке приведена схема укрупнённой модели технологи. Для представления модели использованы элементы графики теории сетей Петри. Спецификация к схеме приведена в таблицах 1 и 2.

Из схемы видно, что для разработки ПМ рассматриваемого объекта (t1) необходимы три условия:

- наличие метамодели рассматриваемого объекта (p1);

- наличие информации о рассматриваемом объекте – совокупности существующих частных описаний отдельных сторон рассматриваемого объекта (p2);.

- наличие теоретической модели (ТМ) (p3) рассматриваемого объекта.

Совокупность существующих частных описаний отдельных сторон рассматриваемого объекта (p2) – информационная база, для её моделирования. Она требуется для разработки его ДМ и ПМ. Помимо этого условия для разработки ПМ рассматриваемого объекта требуется его теоретическое описание (p3) и метамодель рассматриваемого объекта (p1). Теоретическое описание рассматриваемого объекта используется также и для разработки его ДМ (t2). Это необходимо для обеспечения теоретически единообразной репрезентации (описания на одном “языке”) и желаемого (целевого) исходного состояний рассматриваемого объекта. В противном случае – если ПМ (p4) и ДМ (p5) рассматриваемого объекта не будут представлены с использованием одного и того же понятийного аппарата, осуществить его диагностирование (t3) будет невозможно. Метамодель рассматриваемого объекта (p1) необходима для разработки (t1) ПМ рассматриваемого объекта для того, чтобы при её разработке функционирование рассматриваемого объекта рассматривалось во взаимосвязи с объемлющими его процессами. Для учёта возможных последствий влияния результатов совершенствования рассматриваемого объекта на жизнедеятельность общества, процессы глобализации и биосферу

Рисунок – Сеть Петри

Таблица 1 – Спецификация к местам сети Петри укрупненной модели технологии

Условие, необходимое для выполнения действия, или обязательный результат выполнения действия
№ п/п	Содержание
	Метамодель рассматриваемого объекта
	Информация о рассматриваемом объекте
	Теоретическая модель рассматриваемого объекта
	Прескриптивная модель рассматриваемого объекта
	Дескриптивная модель рассматриваемого объекта
	Описание результатов диагностирования рассматриваемого объекта
	Программа развития рассматриваемого объекта
	Итоги анализа результатов внедрения мероприятий и рекомендации по доработке программы развития рассматриваемого объекта

Таблица 2 – Спецификация к переходам сети Петри укрупненной модели технологии

Действие (решение проблемы или задачи, выполнение операции)
№ п/п	Содержание
	Разработка прескриптивной модели рассматриваемого объекта
	Разработка дескриптивной модели рассматриваемого объекта
	Диагностирование рассматриваемого объекта
	Разработка программы развитию рассматриваемого объекта
	Внедрение программы развития рассматриваемого объекта, выработка рекомендаций по доработке программы на основе итогов анализа результатов реализации её мероприятий

при разработке ПМ по его совершенствованию (t4) также требуется наличие метамодели рассматриваемого объекта (p1), как условие, необходимое для реализации этой работы (t4). Завершающей фазой процесса совершенствования рассматриваемого объекта является внедрение (t5) ПР рассматриваемого объекта, анализ результатов реализации и выработка рекомендаций по её рационализации.

[1] Философский энциклопедический словарь / Гл. редакция: Л.Ф. Ильичев, П.Н. Федосеев, С.М. Ковалев, В.Г. Панов - М.: Сов. Энциклопедия, 1983. - 840 с.).

[2]Котов В.Е. Сети Петри. – М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984. – 160 с., Питерсон Дж. Теория сетей Петри и моделирование систем. Пер. с англ. – М.: Мир, 1984 – 264 с.: илл.

Дата добавления: 2015-09-04