Тема 7.4 ПРОБЛЕМА ПОЛНОТЫ МОДЕЛЕЙ

Полнота формальной модели является необходимым, но не достаточным условием для полноты декомпозиции. В конечном счете все зависит от полноты содержательной модели, которая строится "по образу" формальной модели, но не тождественна ей. Фрейм лишь привлекает внимание эксперта к необходимости рассмотреть, что именно в реальной системе соответствует каждому из составляющих фрейм элементов, а также решить, какие из этих элементов должны быть включены в содержательную модель. Это очень ответственный момент (ведь то, что не попадет в модель-основание, не появится в дальнейшем анализе) и очень трудный (заранее не всегда "очевидно", что данная компонента должна войти в основание).

Для иллюстрации вернемся к примеру 1. Фреймовая модель входов оргсистемы (см. рис. 7.4) рекомендует, в частности, определить конкретно, что именно понимается под "существенной средой", т.е. взаимодействие с какими реальными системами не своего ведомства должно войти в основание. Судя по результату анализа, его авторы учитывали только взаимодействие морского флота с флотами других государств. Для каких-то целей этого достаточно, но ясно также, что в других случаях может потребоваться учет взаимодействий с сухопутным транспортом (железнодорожным и автомобильным в отдельности), речным и воздушным флотами. Если возникнет вопрос о ресурсах, то потребуется учет связей с ведомствами, производящими топливо и энергию, продукты питания, всевозможную технику, услуги и т.д. Таким образом, вопрос достаточной степени детализации содержательных моделей в отличие от фреймовых всегда остается открытым. Чтобы сохранить полноту и возможность расширения содержательной модели, можно рекомендовать осуществлять логическое замыкание перечня ее элементов компонентой "все остальное". Эта компонента, как правило, окажется "молчащей", поскольку к ней отнесено все, что кажется несущественным, но ее присутствие будет постоянно напоминать эксперту, что, возможно, он не учел что-то важное.

С проблемой степени детализации модели-основания связан и вопрос удобства - понятие трудно формализуемое, но вполне ощутимое. Поясним это на конкретном примере. Для целей анализа проблем преподавания необходима модель педагогического процесса. В качестве фрейма для нее можно взять модель деятельности вообще (рис. 7.5), придав соответствующую интерпретацию входящим в нее элементам. С помощью такой модели педагогического процесса удалось упорядочить и сопоставить ряд современных направлений в методической работе высшей школы. Однако для анализа организационных аспектов учебного процесса в вузе более удобной оказалась модель, в которой из фреймового элемента "средства" выделены в отдельно учитываемый элемент не только информационное средство "изучаемый предмет", но и "технические средства обучения" (рис. 7.6). Например, можно усмотреть связь "граней пирамиды" на рис. 7.6 с такими организационными аспектами учебного процесса, как аудиторные практические занятия, самостоятельная работа студентов, методическая работа преподавателей, лекционное преподавание. Это лишний раз иллюстрирует целевую предназначенность моделей: изменение цели моделирования требует изменения модели.

Рисунок 7.5 Общая схема

Рисунок 7.6 Схема компонент учебного процесса

В предыдущем параграфе мы рассмотрели некоторые аспекты того, каким образом эксперт осуществляет единичный акт разложения целого на части. Теперь можно дать дальнейшие рекомендации по осуществлению всего многоступенчатого процесса декомпозиции, от начальной декомпозиции первого уровня до последнего, завершающего данный этап анализа уровня.

Начнем с обсуждения требований к древовидной структуре, которая получится как итог работы по всему алгоритму. С количественной стороны эти требования сводятся к двум противоречивым принципам; полноты (проблема должна быть рассмотрена максимально всесторонне и подробно) и простоты (все дерево должно быть максимально компактным — "вширь" и "вглубь"). Эти принципы относятся к количественным характеристикам (размерам) дерева. Компромиссы между ними вытекают из качественного требования — главной цели: свести сложный объект анализа к конечной совокупности простых подобъектов либо (если это не удается) выяснить конкретную причину неустранимой сложности (рис. 7.7).

Рисунок 7.7. Схема компромиссов между принципами простоты и полноты анализа

Принцип простоты требует сокращать размеры дерева. Мы уже знаем, что размеры "вширь" определяются числом элементов модели, служащей основанием декомпозиции. Поэтому принцип простоты вынуждает брать как можно более компактные модели-основания. Наоборот, принцип полноты заставляет брать как можно более развитые, подробные модели. Компромисс достигается с помощью понятия существенности: в модель-основание включаются только компоненты, существенные по отношению к цели анализа (релевантные). Как видим, это понятие неформальное, поэтому решение вопроса о том, что же является в данной модели существенным, а что — нет, возлагается на эксперта. Чтобы облегчить работу эксперта, в алгоритме должны быть предусмотрены возможности внесения (в случае необходимости) поправок и дополнений в модель-основание. Одна из таких возможностей заключается в дополнении элементов, которые эксперт счел существенными, еще одним элементом "все остальное"; он может не использоваться экспертом для декомпозиции, но будет постоянно пробуждать у эксперта сомнение в полноте предложенной им модели. Другая возможность состоит в разукрупнении, разбиении отдельных элементов модели-основания в случае необходимости, которая может возникнуть на последующих стадиях анализа. Позже мы вернемся к этому моменту.

Перейдем теперь к вопросу о размерах дерева "вглубь", т.е. о числе "этажей" дерева, числе уровней декомпозиции. Конечно, желательно, чтобы оно было небольшим (принцип простоты), но принцип полноты требует, чтобы в случае необходимости можно было продолжать декомпозицию как угодно долго до принятия решения о ее прекращении по данной ветви (разные ветви иногда могут иметь различную длину). Такое решение принимается в нескольких случаях. Первый, к которому мы обычно стремимся, наступает, когда композиция привела к получению результата (подцели, подфункции, подзадачи и т.п.), не требующего дальнейшего разложения, т.е. результата простого, понятного, реализуемого, обеспеченного, заведомо выполнимого; будем называть его элементарным. Для некоторых задач (например, математических, технических и т.п.) понятие элементарности может быть конкретизировано до формального признака, в других задачах анализа оно неизбежно остается неформальным и проверка фрагментов декомпозиции на элементарность поручается экспертам.

Неэлементарный фрагмент подлежит дальнейшей декомпозиции по другой (не использовавшейся ранее) модели-основанию. Очевидно, что эффективность работы эксперта, размеры получающегося дерева и в конечном счете качество анализа в определенной мере зависят от последовательности, в которой эксперт использует имеющиеся модели. Например, алгоритм декомпозиции, встроенный в компьютерную диалоговую систему, должен, ради удобства эксперта, допускать предъявление моделей в том порядке, который определит сам эксперт. Вместе с тем должен быть предусмотрен и режим совета эксперту, рекомендующий определенный порядок взятия оснований, упрощающий дело.

Если эксперт перебрал все фреймы, но не достиг элементарности на какой-то ветви дерева, то прежде всего выдвигается предположение, что дальнейшая декомпозиция может все-таки довести анализ до получения элементарных фрагментов, и следует дать эксперту возможность продолжить декомпозицию. Такая возможность состоит во введении новых элементов в модель-основание и продолжении декомпозиции по ним. Поскольку новые существенные элементы могут быть получены только расщеплением уже имеющихся, в алгоритме декомпозиции должна быть заложена возможность возврата к использованным ранее основаниям. При этом нет необходимости рассматривать заново все элементы модели, так как обрабатываемый фрагмент находится на ветви, соответствующей только одному элементу каждого основания. Тогда следует рассмотреть возможность расщепления именно этого элемента (например, при рассмотрении системы "вуз" вход "абитуриенты" можно разделить на абитуриентов со стажем и без него, выход "научная информация" — на выходы "монографии", "статьи", "отчеты по НИР", "заявки на изобретения" и т.п.). На этой же стадии можно рекомендовать эксперту решить, не настала ли пора выделить из "всего остального" и включить в число существенных еще один элемент. Пройдя таким образом всю предысторию не элементарного фрагмента, мы получаем новые основания для его декомпозиции, а значит, и возможность продолжить анализ, надеясь достичь элементарности по всем ветвям.

Итак, указанная итеративность алгоритма декомпозиции придает ему вариабельность, возможность пользоваться моделями различной детальности на разных ветвях, углублять детализацию сколько угодно (если это потребуется).