Принципы модельной деятельности эксперта

Министерство образования
Российской Федерации
Московский Государственный Институт
Радиотехники, Электроники и Автоматики
(Технический Университет)
ФАКУЛЬТЕТ Кибернетики
КАФЕДРА Интеллектуальных
технологий и систем.
Самостоятельная работа по дисциплине:
Теория и технология
моделирования систем
Тема самостоятельной работы:
Принципы модельной деятельности эксперта
(7 семестр)
Студент Морозов Олег
Группа ИЖ-1-99
Руководитель Нечаев В.В.
Москва 2002
2
Принципы модельной деятельности эксперта
Модельная деятельность эксперта, направленная на создание и использование
концептуальных метамоделей (КММ), осуществляется на основе совокупности фундаментальных
принципов. Как известно, под принципом принято понимать: основное, исходное положение;
первоначало, исходный пункт, предпосылку какой-либо теории или концепции; руководящую
идею, основное правило деятельности. КММ должна удовлетворять базовой парадигме
принципов, каждый из которых, в зависимости от решаемых задач, имеет соответствующую
интерпретацию. Под парадигмой понимают идеологию, теорию или модель постановки проблем,
положенную в основу методологии и технологии решения модельных задач.
С учетом приведенных определений понятий "принцип" и "парадигма", определяется
совокупность базовых принципов концептуального метамоделирования. В зависимости от
решаемых задач, принципы могут иметь различные интерпретации и характер использования. В
частности: теоретический, практический, методологический, технологический, модельный,
аналитический, синтетический, управления, организации и т.п.
В определяемую совокупность входят следующие базовые принципы: системности,
комплексности, системно-комплексности, целенаправленности, целостности, концептуализации,
интерпретируемости, максимального упрощения (аппроксимации), модульности, инвариантности,
развития (эволюционируемости), управляемости, информационной прозрачности, ведущей
компоненты,
информативности,
когерентности,
соответствия,
редукции
сложности,
интроспективности, экстроспективности, аутокаталичности, адекватности, технологичности,
минимальности конструкции, концептуальной структурности.
Полная парадигма принципов
1. Принцип системности – процесс создания и использования модели должен
удовлетворять требованиям системности, удовлетворяющим системному подходу, то есть
в зависимости от уровня рассматриваемого объекта моделирования как системы, в
модели должны адекватно отражаться не только компоненты, связи между ними и
взаимодействия, но и модель должна воспринимать системные свойства. Этот принцип
используется при создании и использовании модели.
2. Принцип комплексности – предполагает отображение в модели неоднородных свойств
сложного объекта в их взаимодействии и взаимосвязи с учетом сохранения этих
взаимодействий таким образом, который дает возможность удовлетворить требованиям
адекватности модели в соответствии с целевой функцией моделирования. Этот принцип
используется при создании модели.
3. Системно-комплексный принцип – в зависимости от целей и задач моделирования
используются принципы системности и комплексности. Этот принцип используется при
создании и использовании модели.
4. Принцип целенаправленности – функционирование модели организуется таким
образом, чтобы оно приводило к желаемому результату с заданной степенью точности.
То есть этот принцип направлен на использование модели для решения задач и создании
модели.
5. Принцип целостности – способность компонент системы быть взаимосвязанными и
взаимодействующими друг с другом в результате которых образуются новые
интегративные свойства не присущие исходным компонентам. Данный принцип
необходимо использовать при создании модели, так как он позволяет из набора простых
компонент собрать любую сколь угодно сложную систему.
3
6. Принцип когерентности – взаимодействие компонент осуществляется таким образом
при котором необходимые и достаточные функциональные изменения в одной из
компонент соответствующим образом вызывают пропорциональные изменения в любой
другой компоненте моделируемой системы. Этот принцип ориентирован на создание
модели.
7. Принцип ведущих компонент – в зависимости от режима функционирования, а так же
от моментов фиксации этих режимов те или иные компоненты системы принимают на
себя доминирующую роль – функцию ведущей (главной) компоненты, подчиняющие
своему влиянию (воздействию) все остальные компоненты. Этот принцип используется
при решении задач.
8. Принцип интраспективности – при описании объекта моделирования используется его
внутреннее описание. Этот принцип используется при решении задач.
9. Принцип экстраспективности – при описании объекта моделирования используется его
внешнее описание, то есть рассмотрение объекта в целом, а так же его взаимодействие с
окружающей средой. Этот принцип используется при решении задач.
10. Принцип инвариантности – построение объектов независимо от их конструкции. Этот
принцип используется при создании модели, то есть можно построить объект любой
сложности конструкции, вопрос лишь в том сколько данный объект потребует
материальных, энергетических и информационных затрат.
11. Принцип модульности – описание объекта моделирования должно представлять собой
набор модулей (некоторой совокупности средств реализующую определенную
технологию, ориентированную на выполнение одной функции). Данный принцип
позволяет представить модель в виде совокупности модулей, которые в дальнейшем
будет удобно тестировать и развивать. Этот принцип ориентирован на создание модели.
12. Принцип
минимальности
конструкции
–
предполагает
минимальность
конструктивных материалов, энергетических затрат и информации для создания систем,
реализующих определенную функцию. Этот принцип направлен на ограничение
создания модели, поскольку реально объект моделирования представляет собой сложную
систему, содержащую большое количество информации.
13. Принцип аутокаталичности – в сложных системах появление структурных компонент в
одном модуле с увеличением масштабов и сложности порождает вероятность появления
этих компонент в других модулях системы. Данный принцип следует учитывать эксперту
по моделированию при создании модели.
14. Принцип максимального упрощения – упрощение создания объекта до минимально
возможных разумных пределов, то есть выделение минимума информации об объекте
моделирования, которая описывает принципиальные свойства объекта моделирования.
Данный принцип направлен на создание модели для решения конкретных задач.
15. Принцип адекватности – при создании сложной системы бывают случаи когда
невозможно количественно оценить модель, но можно оценить модель качественно,
тогда по некоторым критериям оценивают адекватность модели (разность между
идеальным результатом и полученным результатом). Этот принцип используется для
решения задач, так как он позволяет судить о достоверности получаемых результатов
использования модели.
4
16. Принцип концептуализации – процесс формирования концептуальной модели на
основе принципа инвариантности с использованием механизма аппроксимации,
обобщения, вербализации и формализации. Этот принцип ориентирован на раскрытие
фундаментальных свойств объекта моделирования и используется для создания модели.
17. Принцип интерпретируемости – модель должна интерпретировать информацию об
объекте оригинале в терминах оригинала. Этот принцип используется для решения задач,
так как принцип позволяет связать знания и данные называемые областью интерпретации
и значения интерпретации, определяемые конкретной предметной областью и
конкретным объектом.
18. Принцип концептуальной структуры – концептуальный мир структурирован в силу
его соответствия его материальному миру. Этот принцип следует использовать при
создании модели.
19. Принцип развития – на первом этапе моделирования создается простая модель,
отвечающая некоторым существенным признакам, затем в существующую модель
вносятся новые признаки (свойства) до тех пор, пока модель не достигает желаемого
результата. Этот принцип безусловно должен использоваться при создании модели.
20. Принцип информационной прозрачности – в любой момент времени любая часть
модели должна быть доступна для контроля и съема данных. Этот принцип может
активно использоваться при создании модели (тестирование модели) и при решении
задач (съем дополнительных промежуточных данных).
21. Принцип информативности – в модель закладывается информация определяемая
целями и задачами моделирования, причем результаты должны не только давать ответ на
результат моделирования, но и объяснять его. Этот принцип используется при решении
задач, поскольку можно получить не только результат, но и объяснение этого результата,
что позволяет облегчить дальнейший анализ данных.
22. Принцип соответствия – установление уровня соответствия между объектом
моделирования и моделью, поскольку сложность оригинала и модели должны
согласовываться в соответствии с принципами минимальности конструкции,
максимального упрощения, соответствия и не противоречивости принципу адекватности.
Данный принцип используется для решения задач, так как он позволяет судить о
реальных результатах на основании полученных.
23. Принцип управляемости – модель, ориентированная на различные приложения должна
быть управляема как по параметрам, так и по характеристикам и содержать
соответствующие компоненты за счет которых реализуется управление. Этот принцип
направлен на использование модели для различных задач.
24. Принцип технологичности – модель должна быть технологичной: процесс создания
модели должен удовлетворять информационным технологиям, использование модели так
же должно быть технологично – в зависимости от конкретной задачи должна выполнятся
конкретная операция. То есть этот принцип используется для создания модели (любая
модель может быть повторена путем выполнения определенных шагов) и для решения
задач (четко определена процедура, используемая для решения задачи).
25.
Принцип редукции сложности – при отображении системы необходимо учесть
наиболее существенно значимые аспекты оригинала, но при этом удовлетворить
требованиям показателя адекватности. Этот принцип должен быть использован для
создания модели.
5
Анализ использования принципов в МДЭ
Сформулированные выше 25 принципов МДЭ составляют базовую парадигму, на основе
которой должно осуществляться концептуальное метамоделирование. Важным является
правильное и целенаправленное применение принципов для решения тех или иных задач в МДЭ.
Очевидно, что для решения конкретных задач, в том числе и задач моделирования, должны
использоваться именно те принципы, которые релевантны этой задаче. Применение тех или иных
принципов должно профессионально сочетаться с их целевым назначением и конкретными
условиями, в которых они используются.
Анализ применимости принципов моделирования сложных систем в соответствии с задачами
модельной деятельности удобно проводить комплексной диаграмме модельной деятельности
эксперта на основе тех или иных принципов (пирамиде МДЭ). Базовая парадигма принципов
МДЭ (см. рис.1) расщепляется на частичные (локальные) совокупности, определяемые
соответствующими главными компонентами. Основание пирамиды показывает взаимодействие
принципа моделирования с четырьмя главными компонентами (теория, эксперимент, модель,
объект оригинал) через функции познания и создания. Вершину пирамиды составляет пятый
главный компонент – эксперт по моделированию. Он получает результаты взаимодействия
принципа моделирования с четырьмя главными компонентами и на основании полученных
результатов принимает решение о применимости данного принципа.
Эксперт по моделированию
R
RТ
RМ
RЭ
Т
ПТ
СМ

П
С
Принцип
ПМ
М
СТ
СЭ
ПЭ
Э
Рис.1. Системно-комплексная (полная) диаграммная схема МДЭ (пирамида МДЭ).
В данной работе необходимо было сформировать на основе полной парадигмы принципов
две базовые парадигмы: принципы ориентированные на создание модели и принципы
ориентированные на использование модели для решения задач. В результате анализа полной
парадигмы принципов получилось, что всего принципов ориентированных на создание модели –
12, а принципов предназначенных для использования модели для решения задач – 8. При этом
следует отметить, что ряд принципов относятся одновременно как к одной базовой парадигме, так
и к другой (всего 5 принципов).
Результаты анализа применимости принципов МДЭ для решения тех или иных задач
сведены в таблицу (см. Табл.1). В первой части таблицы представлены принципы познавательной
МДЭ в зависимости от участия той или иной главной компоненты и ее дуальной сущности. Вторая
часть таблицы отражает результаты анализа применимости принципов МДЭ в созидательной
(синтетической) деятельности эксперта.
№
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
Принципы моделирования.
Принцип системности
Принцип комплексности
Системно-комплексный принцип
Принцип целенаправленности
Принцип целостности
Принцип когерентности
Принцип ведущих компонент
Принцип интраспективности
Принцип экстраспективности
Принцип инвариантности
Принцип модульности
Принцип минимальности конструкции
Принцип аутокаталичности
Принцип максимального упрощения
Принцип адекватности
Принцип концептуализации
Принцип интерпретируемости
Принцип концептуальной структуры
Принцип развития
Принцип информационной прозрачности
Принцип информативности
Принцип соответствия
Принцип управляемости
Принцип технологичности
Принцип редукции сложности
Фаза моделирования
(Созидание)
М
Т
S
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
Э
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
Таблица.1 Итоговая таблица анализа принципов.
Фаза жизненного цикла
(Познание)
М
Т
S
Э
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-