В результате в каждом процессе формирования рекомендаций возникают две проблемы:
1) описать множество допустимых рекомендаций и целевую функцию;
2) найти максимум целевой функции и допустимую рекомендацию, реализация которой позволит осуществить этот максимум.
Первая проблема является задачей математического описания условий, в которых протекает процесс формирования рекомендаций, а также цели, ради которой он проводится.
Различные варианты второй проблемы называют экстремальными задачами.
Следует заметить, что составление математических описаний, математических моделей КП требует прежде всего основательных знаний в области функционирования КП, а также опыта математических рассуждений. Наиболее перспективными в этом направлении исследований являются подходы к разработке модели КП с помощью специальных языков моделирования. Однако, использование языков моделирования не исключает создания чисто математических, аналитических моделей, в которых действие различных факторов представляется в некоторой абстрактной форме и учитываются только наиболее существенные черты исследуемой КП.
В таком же положении и вторая проблема оптимизации: для одной части задач существуют хорошо разработанные методы решения, для другой — их вовсе нет.
Наиболее хорошо разработаны методы оптимизации для тех математических моделей консультируемых проблем, которые функционируют в эвклидовом или целочисленном пространстве. В этом случае для решения задач оптимизации пригодны: методы вариационного исчисления, принципы оптимальности Понтрягина и Бэллмана и всевозможные их разновидности; классический анализ, линейное, нелинейное и динамическое программирование; целочисленные задачи линейного программирования, некоторые нелинейные задачи и некоторый класс задач на графах.
При анализе КП, используют два типа методик:
1) быстрого анализа КП, цель которого — установить целесообразность формирования рекомендаций по решению задач консультируемой проблемы, формы ее структуры и др.;
2) подробного обследования КП.
Следует отметить, что при консультировании проблемы не всегда проводится предварительное ее исследование, поэтому часто имеют случаи, когда неэкономичность и малая эффективность рекомендаций по решению задач КП выявляются уже после израсходования значительных средств и времени на формирование рекомендаций. Методика формирования рекомендаций становится методикой лишь в том случае, если метод, положенный в ее основу, содержит в себе алгоритм решения консультационной задачи, обеспечен исходными данными и дает возможность решить консультационную задачу за конечное (реальное) время. Для начальных этапов консультирования КП в настоящее время еще не разработаны эффективные методики автоматизированного консультирования КП. Такое положение можно объяснить отсутствием четко сформулированного основного направления, вокруг которого должны сгруппироваться все остальные направления исследования КП на ранних этапах их консультирования. Таким стержневым направлением должен явиться структурный анализ и более высокая его ступень — синтез оптимальных структур КП.
Малое количество исходной информации на начальных этапах консультирования КП требует поиска таких моделей КП, которые были бы обеспечены исходными данными и «работали» бы при минимуме исходной информации. Такой моделью является структура КП совместно с совокупностью отношений на ней.
Проведение структурного анализа позволяет:
- получить информацию о степени «нагруженности» и значимости элементов КП;
- сравнить КП с различными структурами;
- получить информацию о «слабых местах» КП, что дает возможность своевременно произвести доработку структуры КП;
- скорректировать программу обеспечения требуемых характеристик и качества КП.
Таким образом, можно сделать вывод, что методика исследования КП, включающая элементы структурного анализа, относится к классу методик предварительного быстрого изучения проблемы, цель которых — установить целесообразность принятой рекомендации по решению задачи консультируемой проблемы.
8.13. Анализ КП на начальных стадиях консультирования
Выбирая модели КП на начальных стадиях консультирования необходимо руководствоваться практическими соображениями, а именно: модель КП должна быть проще самой КП во всех аспектах, за исключением тех, которые определяют выполнение выбранного отношения эквивалентности.
Выбор модели КП во многом предопределяет методику исследования и получение конечных результатов – сформированных рекомендаций по решению задач консультируемой проблемы. При формировании рекомендаций по решению задач консультируемой проблемы на начальных стадиях возникает вопрос, какую абстрактную систему выбрать в качестве ее модели. Этот выбор будет определяться и обусловливаться следующими обстоятельствами: объемом исходной информации о КП; требуемой степенью детализации конечных результатов исследования. Все это в целом определит уровень абстракции при проведении исследования КП. Необходимо иметь в виду, что на каждом этапе познания имеется определенная степень абстракции, а каждый этап познания, имея объектом исследования присущую ему модель, дает вполне определенные, соответствующие именно этому этапу, результаты.
Любая консультиремая проблема, которая представима системой, в процессе эволюции, прежде чем стать системой проходит ряд этапов. Каждый из этапов по-своему важен и по-своему специфичен. Однако представляется, что наибольшее внимание должно быть обращено на ранний этап создания, поскольку здесь формируются основные контуры будущей системы. Кроме того, на этом этапе должна быть сформированы рекомендации о целесообразности построения системы, о путях реализации желаемых свойств на этапе конструктивно-технологической разработки системы. Следовательно, начальный этап определит, что будет заложено в будущую систему. От правильно сформированных рекомендаций во многом зависит стоимость системы, так как все последующие изменения, доработки и доделки обходятся очень дорого, не принося подчас должного эффекта.
Чтобы сформировать эффективные рекомендации, необходимо рассмотреть и исследовать ряд вариантов, поскольку процесс окончательного создания определенной системы с желаемыми свойствами включает в себя выбор. Следовательно, модель, являющаяся эквивалентом изучаемой проблемы, должна быть относительно простой.
Характерной особенностью начального этапа консультирования является ограниченность информации о КП. Исходные данные, которые можно использовать в процессе исследования, обычно содержат: общие требования к характеристикам КП; структурно-функциональной схемы КП с весьма общим описанием принципа ее действия.
В таких условиях стремятся получить максимум возможного из этих минимальных сведений, что заставляет в первую очередь обратиться к структурно-функциональной схеме и содержащейся в ней информации.
Основным и общим во всех работах, связанных со структурными исследованиями, является стремление очистить объект исследования от всего вторичного, рассмотреть лишь его наиболее характерные признаки. Так, при структурных исследованиях КП в них не остается иного содержания, кроме связей, их числа, дифференциального порядка, знака и конфигурации. При исследовании проблем на ранних этапах их консультирования объект исследования оказывается «очищенным» естественным образом из-за недостатка информации о его свойствах. В подобных условиях исследуются элементы проблемы и существующие между ними связи, т. е. структурная схема КП.
Анализ КП требует использования основ математической теории отношений, которая оперирует о произвольными по своей природе объектами.
Теория отношений является составной частью теории множеств. Рассмотрим элементы теории отношений, необходимые для более глубокого понимания существа выбранной модели КП и правил оперирования о нею.
Отношением в множестве М называют закон, который выделяет некоторые П элементов (П-парные отношения) из М с указанием, какой из них является первой компонентой, какой второй и т. д.
В дальнейшем будут использоваться лишь бинарные отношения. Под бинарным понимают закон, который выделяет некоторые пары элементов (X, Y) из М с указанием, какой из них считается первой компонентой пары и какой второй компонентой.
Совокупность отношений представим матрицами отношений. В свою очередь матрицы отношений могут быть истолкованы как аналитический образ графа, или, наоборот, граф может быть истолкован как геометрический образ матрицы отношений, что позволяет совокупности отношений в системе поставить в соответствие граф отношений и изучать в дальнейшем только его свойства. Теория графов позволяет разработать общие формальные приемы исследования конкретной КП, не зависящие от ее сложности.
Информацию, содержащуюся в некотором графе, можно представить в алгебраическом виде матрицей отношений. Эта связь графа и матрицы отношений имеет важное значение, так как позволяет перевести структурные особенности КП на язык чисел, фигурирующих в математических уравнениях, описывающих структуры КП. При изучении структур КП с помощью графов необходимо помнить, что два графа обладают одной и той же структурой, если в одном графе столько же вершин и ребер, как и в другом, и если вершины и ребра одного графа соединены друг с другом так же, как и в другом графе. Равноструктурные графы называются эквивалентными.
Рассмотрим ряд правил оперирования с совокупностью отношений как математическим объектом. Доказано, что бинарные отношения на фиксированном множестве образуют булеву алгебру. В связи с этим операции конъюнкции, дизъюнкции и отрицания определяются обычным способом и все тождества булевой алгебры применимы к алгебре отношений.
Выводы для практики исследования КП, следующие отсюда, позволяют отметить: используя тождественные формулы булевой алгебры, можно отыскать новые конфигурации структурных схем КП, эквивалентные исходной, но более удобные для анализа. Кроме того, поиск эквивалентных структур позволяет найти и указать общие свойства различных типов и видов КП, на первый взгляд, различных по своей структуре.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 |


