Парадигма развития науки (стр. 19 )

Таким образом, используя описание системы научных исследований с помощью ряда Вольтерра или ряда Винера, мож­но либо осуществить анализ системы научных исследований, либо синтезировать требуемые характеристики системы научных исследований, либо выполнить ди­агностику.

20. Основы построения автоматизированных систем научных исследований (АСНИ)

20.1. Цели создания и функции АСНИ

В любом исследовательском процессе на самом общем уровне мож­но рассматривать следующие виды деятельности исследователя: формирование новых научных рекомендаций на основе проведенных исследований, их анализ и выбор рациональных вариантов.

Формирование новых научных рекомендаций на основе проведенных исследований относится к творческому виду деятельно­сти, во многом определяемому индивидуальными факторами, прису­щими исследователю. Этот вид деятельности практически не формализуем, хотя отдельные эвристические приемы поиска новых ва­риантов научных рекомендаций можно алгоритмизировать.

Анализ вариантов научных рекомендаций проводится исследователем на основе исследования (по результатам иисследования) физи­ческих, математических и информационных моделей исследуемой проблемы. Рассматривая этот вид его деятельности, можно отме­тить, что он в наибольшей степени может быть возложен на АСНИ, поскольку основан на формальном описании различных свойств исследуемых проблем и в широкой степени может использовать различные матема­тические модели.

На этапе выбора рациональных вариантов научных рекомендаций одна из основных проблем, стоящих перед исследователем, заключается в оценке вариантов результатов научных исследований по многим критериям, как правило, в условиях сущест­венной неопределенности. Перебор значительного количества ва­риантов с учетом их оценок по многим критериям возможен лишь при наличии в АСНИ специального комплекса моделей, поддержи­вающих процедуру выбора (исследования) в диалоговом режиме.

Таким образом, АСНИ будем рассматривать как человеко-ма­шинную систему, способную оказать помощь исследователю на всех этапах исследовательского процесса.

Процесс создания АСНИ следует рассматривать как весьма сложную комплексную проблему, успешное решение которой во многом зависит от характера исследуемых проблем, достигнутого уровня и методологии исследования, используемой вычислительной техники.

Тем не менее можно предложить достаточно общие теоретические и методологические основы построения АСНИ и состава обеспечива­ющих подсистем.

Для АСНИ различного класса в качестве основно­го структурного элемента будем принимать функциональную подсистему, которая призвана реализовывать отдельные фрагменты исследовательского процесса.

Функциональные подсистемы будем подразделять на исследующие и обслуживающие. К первым будем относить подсистемы, непосредст­венно выполняющие исследовательские операции, ко вторым — поддерживающие работоспо­собность вспомогательных подсистем (например, подсистем графи­ческого отображения информации).

Работа функциональных подсистем во многом определяется программно-информационными комплексами АСНИ, позволяющими конкретизировать деятельность исследователя, обеспечить систе­му реальными данными из предметной области исследования и алгоритмами обработки имеющейся информации.

Накопленный опыт исследования проблем в различных предметных областях показывает, что автоматизация исследования — это область наиболее эффективного использования ЭВМ. Но в то же время становится ясным, что главное направление здесь — это не автома­тизация исследования, а автомати­зация получения комплекса результатов научных исследований, реализация которых позволит решить всю исследуемую проблему в целом.

Такой подход к созданию АСНИ базируется на стремлении существить основную задачу — повысить качество и эффективность результатов исследования, применять методы оптимального исследования. Следует, однако сознавать, что АСНИ — это вспомогательное средств, а но замена исследователя.

Цель создания АСНИ. Под автоматизацией исследования будем понимать систематическое применение ЭВМ в процессе исследования при научно обоснованном разделении функций между исследователем и ЭВМ, научно обоснованном выборе методов машинного решения исследовательских задач.

Цель автоматизации исследования — повысить качество результатов исследования, снизить материальные затраты, сократить сроки исследования и снизить рост числа работников, участвующих в исследованиях.

Научно обоснованное распределение функций межд исследователем и ЭВМ подразумевает, что исследователь должен решать задачи творческого характера, а ЭВМ — задачи удовлетворяющие двум требованиям: 1) возможности алгоритмизации; 2) большей эффективности исполнена алгоритма на ЭВМ по сравнению с ручным решением. Эффективность машинных методов исследования заключается в возможности осуществления математического моделирования исследуемых проблем. При этом следует иметь в виду, что при исследования число альтернатив необозримо. Поэтому нельзя ставить задачу создания универсальной АСНИ, а необходимо решать вопросы автоматизации исследования для конкретного семей­ства АСНИ.

АСНИ предназначены для выполнения исследовательских операций (процедур) в автоматизированном режи­ме. АСНИ создаются в различных исследовательских организациях с целью: повышения качества и технико-экономического уровня результатов исследования; повышения эффективности сформированных научных рекомендаций, уменьшения затрат на их разработку и реализацию; сокращения сроков, уменьше­ния трудоемкости исследования и повышения качества исследовательской доку­ментации.

Достижение указанных целей создания АСНИ возможно при усло­виях:

- систематизации и совершенствования исследовательских процессов на основе применения математических методов и средств вычислительной техники;

- комплексной автоматизации исследовательских работ в исследовательской органи­зации с необходимой перестройкой ее структуры и кадрового состава;

- повышения качества управления исследованием;

- применения эффективных математических моделей исследуемых проблем;

- использования методов многовариантного исследования и опти­мизации результатов исследования;

- автоматизации трудоемких и рутинных исследовательских работ;

- замены натурных испытаний и макетирования математическим мо­делированием;

- создания единых банков данных, содержащих систематизированные сведения справочного характера, необходимые для автоматизированного исследования;

- унификации и стандартизации методов исследования.

Для достижения целей создания АСНИ необ­ходимы:

— совершенствование исследовательских процессов на основе при­менения математических методов и средств вычислитель­ной техники;

— автоматизация процесса поиска, обработки и выдачи информации;

— использование методов оптимизации и многовариантного исследования; применение эффективных мате­матических моделей исследуемых проблем;

— создание банков данных, содержащих системати­зированные сведения справочного характера, необходимые для автоматизированного исследования;

—повышение качества оформления исследовательской до­кументации;

— повышение творческой доли труда исследователей за счет автоматизации нетворческих работ;

— унификация и стандартизация методов исследования;

— подготовка и переподготовка специалистов;

— взаимодействие с автоматизированными системами различного уровня и назначения.

Комплекс средств автоматизации исследования включает в себя методическое, лингвистическое, матема­тическое, программное, техническое, информационное и организационное обеспечение.

Состав АСНИ. Автоматизированная система научных исследований — система, объединяющая технические средства, математическое и программное обеспечение, параметры и характеристики которых выбирают с максималь­ным учетом особенностей задач исследования. В АСНИ обеспечивается удобство использования программ за счет применения средств оперативной связи исследователя с ЭВМ, специаль­ных проблемно-ориентировочных языков и информацион­но-справочной базы.

Структурными составляющими АСНИ являются под­системы, обладающие всеми свойствами систем и созда­ваемые как самостоятельные системы.

По назначению, как мы уже говорили, подсистемы АСНИ будем подразделять на два вида: исследовательские и обслуживающие.

К исследовательским будем относить подсистемы, вы­полняющие исследовательские процедуры и операции.

К обслуживающим будем относить подсистемы, предназначенные для поддержания работоспособности исследовательских подсистем:

— графического отображения;

— документирования;

— информационного поиска и др.

Структурное единство подсистем АСНИ обеспечивается строгой регламентацией связей между компонентами различных видов обеспечения, объединенных общей для данной подсистемы целевой функцией. Компонента представляет собой элемент обеспечения, выполняющий определенную функцию в подсистеме.

Структурное объединение подсистем в систему обеспечивается связями между компонентами, входящими в подсистемы.

Составными структурными частями АСНИ являются подсистемы, об­ладающие всеми свойствами системы и создаваемые как самостоятель­ные системы.

В зависимости от отношения к исследовательской проблеме будем различать два вида исследовательских подсистем: объектно-ориентированные (объект­ные); объектно-независимые (инвариантные).

Объектные подсистемы выполняют одну или несколько исследовательских процедур или операций, непо­средственно зависимых от конкретной исследуемой проблемы.

Инва­риантные подсистемы выполняют унифицированные исследовательские процеду­ры и операции.

Подсистема состоит из компонентов АСНИ (далее — компонентов), объединенных общей для данной подсистемы целевой функцией и обес­печивающих функционирование этой подсистемы. Компонента представ­ляет собой элемент обеспечения, выполняющий определенную функцию в подсистеме:

- методическое обеспечение — документы, в которых отражены состав, правила отбора и эксплуатации средств автоматизации исследования;