Парадигма развития науки (стр. 2 )

Анализируя данную систему, можно заметить, что она представляет собой совокупность подсистем и объек­тов, которая объединена информационным процессом. Эта совокупность действует таким образом, чтобы до­стигался определенный результат, например, обеспечива­лась бы эффективность реализации технологического процесса. Зада­ча описываемой теории в данном случае со­стоит в том, чтобы сформировать нучные рекомендации по построению такой абстрактной модели системы управления технологическим процессом, с по­мощью которой, путем реализации исследовательского процесса формирования научных рекомендаций, на уровне абстракции можно было бы исследовать влияние различных, рекомендуемых СНИ, факторов по эффектив­ности их действия и, на основании сформированных научных рекомендаций, синтезировать параметры, полученные в результате исследования, реализация которых обеспечила бы выполнение процесса управления в заданных показа­телях эффективности.

Такая система научных исследований фактически является комплексной системой научных исследований, так как в ее составе находится подсистема научных исследований, которая, выполняя (реализуя) исследовательский процесс по формированию научных рекомендаций по управлению данным технологическим процессом, помогает ЛПР принимать правильные (оптимальные) решения.

Следует также заметить, что данная СНИ имеет иерархическое строение. На первом уровне иерархии — контур регулирования, включающий собственно процесс и элементы 1, 2, 3. На втором уровне — вычислительная машина 4, которая «осмысливает» деятельность первого уровня и формирует научные рекомендации по управлению им так, чтобы удовлетворялся крите­рий эффективности, охватывающий большее число пока­зателей, чем это можно обеспечить на первом уровне.

Рассматриваемая теория носит в основном математи­ческий характер, и чаще всего исходным материалом для нее служат задачи организации человеческой деятельности. Постараемся сфор­мулировать некоторые общие принципы организации систем научных исследований на основе структуры многоуровневой системы.

Принципы организации систем научных исследований. Первый принцип — принцип избытка (недостатка) взаимодей­ствий.

Рассмотрим схему двухуровневой системы научных исследований, показанную на рис. 17.3.

Рис. 17.3. Схема двухуровневой системы научных исследований.

Эта система научных исследований состоит из взаимодействующих эле­ментов целенаправленных систем (обладающих целена­правленным действием). Первый уровень включает S1j (j = l, 2, ..., п) объектов, управляемых системами научных исследований Y1j. На втором уровне—одна управляющая система научных исследований Y2. Пусть нас интересует вопрос о том, как должны быть связаны между собой эти два уровня, чтобы вся система научных исследований составляла некое гармоничное целое, или более конкрет­но: какую информацию о поведении первого уровня дол­жен получать второй уровень для того, чтобы осуществлять процесс формирования научных рекомендаций по координи­рованию активности объектов на нижнем уровне, и как должна осуществляться эта координация?

Сделаем некоторые допущения. Предположим ради простоты, что цели, поставленные перед каждым уровнем системы научных исследований, не противоречат друг другу, а скорее дополняют в том смысле, что достижение всех целей на первом уровне обеспечивает достижение цели второго уровня. В этом случае имеется основа для гармонического пове­дения системы научных исследований в целом, и главное препятствие на пути улучшения качества формирования научных рекомендаций заключается в том, что системы научных исследований первого уровня не имеют сведений о будущем взаимодей­ствии между объектами этого же уровня. А именно объ­екты первого уровня не могут полностью предсказать, как на них повлияют действия других объектов этого же уровня, поскольку для этого потребовалась бы непомерно большая способность объектов первого уровня к восприятию сформированных научных рекомендаций и на их основе к приня­тию решений и вычислениям. Чтобы обеспечить гармони­ческое поведение системами научных исследований в целом, можно организовать обмен информацией между уровнями следующим обра­зом: система научных исследований второго уровня воздействует на цель каж­дой подсистемы первого уровня путем реализации сформированных научных рекомендаций на изменение выбран­ного надлежащим образом параметра координации.

Пусть параметры координации входят в функции качест­ва формирования научных рекомендаций систем первого уровня. Решение вопроса о том, на основании каких рекомендаций второй уровень должен обеспечить соответствующие значения параметров коор­динации, основывается на информации о взаимодействи­ях, поступающей от систем научных исследований первого уровня. Стараясь до­стичь своих собственных целей, каждая из систем научных исследований перво­го уровня рассматривает, руководствуясь сформированными научными рекомендациями, переменные, описывающие взаимодействия, как подлежащие изменению в дополне­ние к своей собственной локальной переменной управле­ния. При этом задача достижения цели отдельного объ­екта первого уровня сводится к стремлению, на основании сформированных научных рекомендаций, либо увели­чить, либо уменьшить существующие в данный момент взаимодействия. Соответствующие запросы на формирование научных рекомендаций передаются затем на второй уровень и используются им как основа для выбора значений параметров координации, т. е. система научных исследований второго уровня так регулирует параметры коорди­нации в функциях цели первого уровня, выполняя сформированные рекомендации, что запросы на увеличение взаимодействия уравновешиваются с запро­сами на уменьшение взаимодействий, если не происходит дальнейших изменений в окружающей среде (исследуемой проблеме). Иначе, вза­имодействия на первом уровне уравновешиваются в том смысле, что объекты осуществляют их в соответствии со сформированными научными рекомендациями, которые устанавливаются данны­ми значениями параметров координации. Следовательно, для того чтобы иметь возможность координировать пове­дение систем научных исследований первого уровня, система научных исследований второго уровня, для формирования эффективных научных рекомендаций, нуждается в информации только двух типов:

а) запросы на формирование научных рекомендации по изменению во взаимодействиях;

б) зависимость пара­метров цели от изменений во взаимодействиях.

Это зна­чительно меньше того количества, которое потребовалось бы для обеспечения полного функционирования только со стороны второго уровня.

Математические результаты здесь можно получить в предположении, что цели на обоих уровнях достигаются в результате поиска оптимума.

При построении моделей многоуровневых систем научных исследований можно ожидать, что будут заданы менее жесткие требования, например, что координация осуществляется только тогда, когда рас­согласование между запрашиваемыми рекомендациями по взаимодействию превышает некоторый определенной величины порога, и, следовательно, что цель объектов второго уровня заклю­чается только в поддержании приближенного равновесия взаимодействий с заданной точностью. Тогда можно ут­верждать, что гармоническое функционирование двух­уровневой системы научных исследований может быть обеспечено, если в ней имеются:

а) совокупность переменных (или свойств) объ­ектов первого уровня, указывающих величину избытка или недостатка взаимодействий, определяемую достиже­нием локальных целей;

б) механизм, возможно распре­деленный по всей системе научных исследований, который изменяет функции достижения цели объектов первого уровня таким обра­зом, чтобы равновесие взаимодействий поддерживалось с заданной точностью.

Второй принцип — принцип оптимальной связи. Остановимся на проблеме связи между системами научных исследований, находящимися на одном и том же уровне. Едва ли нужно подчеркивать важность такой проблемы связи для сложных система научных исследований. Например, имеются дан­ные, свидетельствующие о зависимости определенных типов элементов от нарушения связей между элементами. Межэлементные связи, по-видимому, специфичны для разных элементов (или блоков), и один из важных вопросов состоит в том, насколько активными должны быть эти связи для нормального функциониро­вания всей совокупности элементов в составе системы научных исследований. Ряд исследований этой проблемы показали, что для определенных структур многоуровневых систем научных исследований существует «оптимальная» сте­пень связи между подсистемами, находящимися на одном и том же уровне. Оптимальность понимается в том смысле, что увеличение степени связи облегчает достижение цели первого уровня, одно­временно ослабляя, однако, организацию в целом, т. е. снижает общее качество система научных исследований; при этом появляется тенденция к дезинтеграции. Это позволяет сделать сле­дующее заключение: чрез­мерно большая степень связи так же, как и нарушение связи, может привести к де­зинтеграции многоуровневой системы научных исследований.

17.2. Обобщенная структура системы

научных исследований

17.2.1. Структура системы научных исследований

Определения абстрактной системы научных исследований. Определение абстрактной системы научных исследований может быть построено на основе использования различного математического аппарата, так как в зависимости от вида методов реализации процессов исследования в системах научных исследований тот или иной аппарат может дать наиболее аде­кватное описание. Поэтому в данном случае мы будем формулировать определения абстрактной системы научных исследований, используя ма­тематическую логику, теорию множеств и теорию диффе­ренциальных уравнений.

Приведем определение абстрактной системы научных исследований, использующее лингвистическую формулировку.

Введем, прежде всего, некоторые вспомогательные поня­тия. Начнем с понятия высказывания на некотором язы­ке L. Таким языком может быть любой естественный язык, например русский, некоторый машинный язык или любой формальный рекурсивный язык. Высказыванием F на языке L называется предложение, построенное по пра­вилам грамматики этого языка, но такое, что истинность этого предложения не вытекает из самого его содержа­ния. Иначе говоря, предполагается, что высказывание содержит некоторые свободные переменные и, следовательно, мо­жет оказаться истинным для некоторых значений этих переменных. Предположим теперь, что имеется некоторое множество К таких высказываний. Если некоторое под­множество этих высказываний принимается истинным, то оно (это подмножество) определяет теорию Т относи­тельно К. А именно, теория предполагает, что только вы­сказывания из подмножества М всегда истинны, а истин­ность остальных остается неопределенной.