Види агрегатів в системному дослідженні

Агрегація основується на використанні певних моделей системи, а саме: моделі складу, що визначає, що повинно війти до складу системи, та моделі структури, що відображає зв’язки елементів між собою. У загальному вигляді агрегація визначається через встановлення відношень (утворюючих систему) на множині елементів. Агрегатами системного дослідження, є конфігуратор, агрегати-оператори та агрегати-структури.

Системне дослідження має міждисциплінарний характер, тобто системний аналітик може залучати з метою дослідження системи інформацію з будь-якої галузі знань, при потребі залучати експертів з того чи іншого питання. Однак, якщо у процесі декомпозиції вирішення цієї проблеми досягається шляхом компромісу – за допомогою поняття суттєвості, що супроводжується ризиком недостатньої повноти чи зайвої деталізації, то e процесі агрегації проблема ускладнюється, тому що ризик неповноти є майже неприпустимим. Так виникло поняття конфігуратора.

Складне явище вимагає сумісного описання у термінах декількох відмінних мов. Конфігуратором вважають агрегат, що складається із якісно різних мов описання системи, причому кількість цих мов є мінімально необхідною для досягнення мети.

Основним e конфігураторі є не те, що аналіз складових об’єкта проводиться кожною мовою конфігуратора окремо, а те, що синтез можливий лише при наявності усіх описів.

Конфігуратор є змістовною моделлю найвищого рівня. Перерахувавши мови, котрими описують систему, тим самим визначають, синтезують тип системи, фіксують розуміння природи системи. Як і будь-яка модель, конфігуратор має цільовий характер та при зміні мети може втратити свої властивості.

Призначенням агрегатів-операторів є зменшення розмірності, об’єднання частин у ціле. Часто виникають ситуації, коли сукупність даних дуже велика, внаслідок чого із нею складно та й незручно працювати. Це й призводить до необхідності агрегації – у цьому випадку на перше місце висувається така особливість агрегації, як зменшення розмірності, й агрегат об’єднує частини у дещо ціле та єдине.

Найпростіший спосіб агрегації полягає у встановленні відношення еквівалентності між елементами, що підлягають агрегації, тобто в утворенні класів еквівалентності.

Класифікація є дуже важливим, багатобічним, багатофункціональним явищем, і з практичної точки зору важливими проблемами є як визначення класів, так й визначення, до якого класу належить той чи інший конкретний елемент. Якщо класифікаційна ознака спостережна, то виникає лише питання про надійність класифікації, а коли ознака формується нечітко, можна говорити лише про ступінь належності до того чи іншого класу.

Складності класифікації суттєво збільшуються, якщо класифікаційна ознака не спостерігається безпосередньо, а сама є результатом агрегації ознак системи. Типовим прикладом є діагностування захворювання: діагноз хвороби (назва хвороби - це ім’я класу) є агрегатом великої кількості її симптомів та характеристик стану організму.

Коли ознака, що агрегатується, вимірюється у числових шкалах, може виявитися можливим задати відношення на множині ознак у вигляді числової функції багатьох змінних, яка й буде агрегатом. Прикладом однозначності агрегату-функції є вартісний аналіз економічних систем – якщо усі діючі фактори можуть бути представлені у вартісному вимірі, то агрегат буде алгебраїчною сумою їх значень.

Важливим видом агрегації даних є статистичний аналіз – розділ математичної статистики, присвячений статистичним висновкам на основі спостережень, що представлені у вигляді випадкового процесу. Особливе місце займають достатні статистики (статистика – термін, вживаний у математичній статистиці для назви функції від результатів спостережень), що дозволяють зменшити втрати до мінімуму у певному заданому смислі. Наочним прикладом статистичної агрегації є факторний аналіз – розділ багатовимірного статистичного аналізу, що об’єднує математико-статистичні методи зниження розмірності досліджуваної багатовимірної ознаки x = (x₁,x₂,…,x_p), тобто побудови на основі дослідження структури зв’язків між компонентами x_i та xj (i,j = ) таких моделей, котрі б дозволили відтворити (з випадковою похибкою прогнозу ε) р значень ознаки по суттєво меншому числу m, m<<p, так званих загальних (безпосередньо не спостережуваних) факторів f = (f₁,f₂,…,f_m) - коли декілька змінних зводяться до одного фактора.

Агрегат-оператор дозволяє зменшити розмірність інформації, але при його застосуванні можливі наступні негативні особливості:

1) втрата корисної інформації, оскільки агрегація є незворотнім перетворенням (за сумою неможливо повернутися до значень її складових);

2) агрегація – це вибір певної визначеної моделі системи, з чим пов’язані непрості проблеми оцінки адекватності;

3) для деяких агрегатів властива внутрішня суперечність.

Агрегати-структури. Як будь-який інший вид агрегату, структура є моделлю системи і визначається об’єктом, метою та засобами моделювання. У процесі синтезу створюється структура майбутньої системи, що проектується. У реальній, а не абстрактній системі, виникнуть та почнуть функціонувати не лише запроектовані зв’язки, а й інші, властиві природі об’єднаних у систему елементів.

Про складність цього процесу свідчить висловлювання відомого кібернетика Стефана Біра: „Цінну спадщину, якою ми володіємо, було б нерозумно та марнотратно не використовувати. Разом з тим ми отримали у спадок ряд уявлень та ідей, що не приносять, нажаль, ніякої користі, якщо тільки не піддати їх правильній інтерпретації.

У довільному розумному відношенні ми представляємо собою систему – систему, екстрапольовану із минулого, орієнтовану на сучасність та розраховану на майбутнє.

Система – одна із назв порядку, протилежного хаосу.

Існує міф про „ПОРЯДОК” та „ХАОС”:

1) початковий стан природи хаотичний;

2) порядок є дещо, що нав’язується хаосу у вигляді монолітної структури, що витримує вплив випадкових завад;

3) усередині структури замкнений прихований хаос другого порядку;

4) та як тільки необхідна для підтримки порядку енергія перестає надходити, усе знову повертається до хаосу.

Міф про первозданність хаосу існує серед нас. Але порядок більш істотний, ніж хаос.

Структура тому і являється структурою, коли дехто об’являє дану множину елементів структурою, що володіє значенням та складається із взаємозв’язаних об’єктів”.

Із ускладненням об’єктів моделювання виникла необхідність розгляду їх вищого рівня – мета рівня. При цьому системний аналітик повинен розглядати систему як підсистему деякої мета системи. Це дозволить створити модель, що розв’яже поставлені задачі в якості складової частини мета системи.

Системне дослідження реалізує „погляд ззовні” на систему. Насамперед виділяють систему як єдине ціле із зовнішнього світу, визначають межі зовнішнього оточення та, головне, мету функціонування системи.

На основі вимог до моделі, обмежень, що накладаються зовнішнім оточенням, та обмежень на реалізацію моделі, формується критерій декомпозиції системи. Цим визначаються окремі елементи системи, кількість зв’язків між ними та їх якісні відмінності. Формування критерію декомпозиції суттєво впливає на складність моделі й на ступінь адекватності її об’єкту.

Процес розроблення моделі на основі системного підходу включає дві основні складові: макро проектування та мікро проектування.

При макро проектуванні формують інформацію про систему та її зовнішнє оточення, формулюють критерії якості функціонування системи, що відображають її мету, критерії оцінки адекватності моделі, критерії декомпозиції системи та будують її модель.

Шляхом мікро проектування створюється інформаційне, математичне та програмне забезпечення. Здійснюється вибір засобів реалізації моделі. Після цього визначаються необхідні витрати ресурсів на моделювання.

Основу моделювання складають інформаційні процеси: створення моделі ґрунтується на інформації про реальний об’єкт; у процесі моделювання отримують нову інформацію про нього; інформація опрацьовується та інтерпретується; у процесі експериментування на моделі вводиться керуюча інформація.