Контрольная работа по "Системному анализу"

Министерство  сельского хозяйства Российской Федерации

Департамент научно-технологической политики и  образования 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Красноярский государственный аграрный университет»

Институт  агроэкологических технологий

Кафедра: Агроэкологии и природопользования 
 
 
 

Контрольная работа по системному анализу

Вариант №1 
 
 

Выполнил:

Студент ИАЭТ-51

Миргородская  А.С

Проверил:

к.б.н. Шадрин И.А 
 
 
 

Красноярск 2011

     1. Законы Коммонера

     Системные законы макроэкологии (мегаэкологии) наиболее разработаны американским экологом Б. Коммонером (1974):

• "все связано со всем" (живые и неживые компоненты образуют экологические сети взаимосвязей);
• "все должно куда-то деваться" (в биосфере присутствует замкнутый кругооборот вещества);
• "ничто не дается даром" (любое новое удачное приспособление, возникшее в результате эволюции, обязательно сопровождается утратой какой-либо части прежнего достояния и приводит к возникновению новых проблем); из этого следуют – а) закон необратимости эволюции (любой вид развивается в процессе эволюции от простого к сложному, регресс может относиться только к частям или периодам развития системы); б) правило ускорения эволюции (с ростом сложности видов темпы эволюции возрастают);
• "природа знает лучше" (любая живая система по своим возможностям намного превосходит созданную человеком технику).

     2. Понятие системного анализа

     Системные исследования – интенсивно развивающаяся  область научной деятельности, которая  является одним из наиболее результативных проявлений интегративных тенденций  в науке. Специфика системных  исследований состоит в их направленности на изучение сложных, комплексных, крупномасштабных проблем. В ходе проведения данного  вида работ исследователи ориентируются  не только на познание существа изучаемых  проблем и соответствующих объектов, но и на создание средств, позволяющих  обеспечить рациональное управление этими  объектами, содействовать разрешению имеющихся проблем. Единство исследовательских  функций и решение практических задач, направленных на преобразование объекта исследования, разрешение проблемной ситуации, имеющей место в исследуемой системе, обуславливают комплексный, междисциплинарный характер системных исследований.

     Системный анализ является синтетической дисциплиной. В нем находит отражение междисциплинарный  характер системных исследований, реализуется  современная форма синтеза научных  знаний. В своей простейшей интерпретации  междисциплинарность выражается в том, что системный анализ занимается изучением объектов такой сложности, для описания которых приходится привлекать понятия, изучаемые в рамках различных традиционных научных дисциплин. Реально содержание этого понятия гораздо глубже. Дело в том, что традиционные дисциплины изучают различные аспекты поведения исследуемых систем. В системных исследованиях такая декомпозиция невозможна, так как при этом могут потеряться основные свойства системы. Иными словами необходимо учитывать системный эффект, когда совокупность объектов, объединенная в систему, приводит к появлению новых свойств. Таким образом, для понимания поведения системы необходимы теоретические знания различных дисциплин. Причем для исследования систем применяются не только формализованные методы, но и неформальные процедуры.

     Исторически системный анализ явился развитием  таких дисциплин как исследование операций и системотехника. Системный  анализ и исторически и содержательно  имеет вполне определенный смысл, а  именно, он представляет собой совокупность методов исследования систем, методик  выработки и принятия решений  при проектировании, конструировании  и управлении сложными объектами  различной природы.

     Системный анализ – это, прежде всего, определенный тип научно-технической деятельности, необходимый для исследования, разработки, управления сложными объектами. Результаты системных исследований, для того чтобы быть успешными, должны удовлетворять заранее установленным критериям эффективности, опираться на определенный теоретический фундамент и в процессе своего применения порождать образцы для последующего использования.

     Современное состояние общества характеризуется  внедрением достижений научно-технического прогресса во все сферы деятельности. Переживаемый в настоящее время  этап развития является этапом информатизации. Информатизация – это процесс  создания, развития и всеобщего применения информационных средств и технологий, обеспечивающих кардинальное улучшение  качества труда и условий жизни  в обществе. Информатизация тесно  связана с внедрением информационно-вычислительных систем, с повышением уровня автоматизации  организационно-экономической, технологической, административно-хозяйственной, проектно-конструкторской, научно-исследовательской и других видов деятельности. Создание сложных  технических систем, проектирование и управление сложными комплексами, анализ экологической ситуации, особенно в условиях агрессивного техногенного воздействия, исследование социальных проблем коллективов, планирование развития регионов и многие другие направления деятельности требуют  организации исследований, которые  имеют нетрадиционный характер. По ряду специфических признаков все  перечисленные объекты прикладной деятельности обладают свойствами больших  систем. Таким образом, в различных  сферах деятельности приходится сталкиваться с по¬нятиями больших или сложных систем.

     В разных сферах практической деятельности развивались соответствующие методы анализа и синтеза сложных  систем: в инженерной деятельности – системотехника, методы проектирования, методы инженерного творчества; в  сфере управления – системный  подход, политология; в военной сфере  – методы исследования операций, теория оптимального управления; в научных исследованиях – имитационное моделирование, теория эксперимента. В 80-е гг. XX в. все эти теоретические и прикладные дисциплины приобретают общую направленность, они образуют «системное движение». Системность стала не только теоретической категорией, но и аспектом практической деятельности. Ввиду того, что сложные системы стали предметом изучения, проектирования и управления, потребовалось обобщение методов исследования систем. Появилась объективная необходимость в возникновении прикладной науки, устанавливающей связь между абстрактными теориями системности и системной практикой. В последнее время это движение оформилось в науку, которая получила название «системный анализ».

     Особенности современного системного анализа вытекают из самой природы сложных систем. Имея в качестве цели ликвидацию проблемы или, как минимум, выяснение ее причин, системный анализ привлекает для  этого широкий спектр средств, использует возможности различных наук и  практических сфер деятельности. Являясь  по существу прикладной диалектикой, системный  анализ придает большое значение методологическим аспектам любого системного исследования. С другой стороны, прикладная направленность системного анализа  приводит к необходимости использования  всех современных средств научных  исследований – математики, вычислительной техники, моделирования, натурных наблюдений и экспериментов.

     Системный анализ является меж- и наддисциплинарным курсом, обобщающим методологию исследования сложных технических, природных и социальных систем. Для проведения анализа и синтеза сложных систем используется широкий спектр математических методов. Основу математического аппарата данной дисциплины составляют линейное и нелинейное программирование, теория принятия решений, теория игр, имитационное моделирование, теория массового обслуживания, теория статистических выводов и т.п.

     В настоящее время методы системного анализа получили широкое применение при перспективном и текущем  планировании научно-исследовательских  работ, проектировании различных объектов, управлении производственными и  технологическими процессами, прогнозировании  развития отдельных отраслей промышленности и сельского хозяйства. Особенно часто к ним обращаются при  решении задач распределения  трудовых ресурсов и производственных запасов, назначения сроков профилактического  ремонта оборудования, выбора средств  транспортировки грузов, составления  маршрутов и расписаний перевозок, размещения новых производственных комплексов, сбора информации в авто-матизированных системах управления и целого ряда других. Следует также обратить внимание на то обстоятельство, что при решении задач системного анализа наряду со строгим математическим аппаратом применяются эвристические методы. Так, например, при решении задач проектирования принимают участие группы людей, которые оказывают большое влияние как на сам процесс проектирования, так и на принятие решения на отдельных этапах выполнения проекта. Естественно, что при принятии решения проектировщики учитывают не только рекомендации, полученные на основе расчетов, проводимых с помощью вычислительных машин, но и свои соображения, зачастую носящие качественный характер.

     Следует отметить еще одну особенность задач  системного анализа, а именно, требование оптимальности принимаемых решений. То есть, в настоящее время перед  системными аналитиками ставится задача не просто разрешения той или иной проблемы, а выработка таких рекомендаций, которые бы гарантировали оптимальность  решения.

     Решение вопросов проведения и организации  системных исследований связано  со специфическими особенностями и  проблемами, требующими для своего разрешения привлечения результатов  широкого спектра научных дисциплин. В ходе исследования реальной системы  обычно приходится сталкиваться с самыми разнообразными проблемами; быть профессионалом в каждой из них одному человеку невозможно. Специалист, занимающийся системным анализом, должен иметь  образование и опыт, необходимые  для анализа и классификации  конкретных проблем, для определения  перечня специалистов, способных  решить конкретные задачи анализа. Это  предъявляет особые требования к  специалистам-системщикам: они должны обладать широкой эрудицией, раскованностью мышления, умением привлекать людей  к работе, организовывать коллективную деятельность.

     3.Современная  теория систем. 

     Каждый, кто захотел бы проанализировать наиболее употребительные современные  понятия и ходячие выражения, обнаружил бы в самом начале списка слово «система». Это понятие распространилось во всех сферах науки и проникло в обыденное мышление, в жаргон и в средства массовых коммуникаций. Системное мышление играет ведущую роль в широком диапазоне человеческой деятельности – от индустриального предприятия и средств вооружения до эзотерических тем чистой науки. Системам посвящается несметное множество публикаций, конференций, симпозиумов и учебных курсов. В последние годы появились профессии под такими названиями, как проектирование систем, анализ систем, системотехника и т. д., которые совсем недавно были неизвестны. Они составляют самое ядро новой техники и технократии; специалисты, работающие в этих областях, являются «новыми утопистами» нашего времени в отличие от классического поколения утопистов, идеи которых не выходили за пределы книжных полок, они трудятся над созданием Нового Мира, Прекрасного или какого-либо иного.

     Этот  процесс вызван многими сложными причинами. Одна из них – появление наряду с энергетикой техники автоматического управления. В результате стали развиваться автоматизация, вычислительная техника и т. д. Появились самоуправляющиеся машины – от скромного термостата до самонаводящихся ракет второй мировой войны и значительно усовершенствованных современных моделей ракет. Это привело к изменению «идеологии» исследования. Техника стала рассматриваться в категориях не отдельных изделий, а «систем», включающих в себя не только ] разнородные технические процессы – механические, электронные, химические и т. д., но и отношения между человеком и машиной, а также многочисленные финансовые, экономические, социальные и политические проблемы. В результате воздушное или даже автомобильное сообщение не сводится к вопросу о том, сколько машин курсирует по дорогам, а представляет собой систему, которую необходимо планировать и специально создавать. Подобный характер носят многочисленные проблемы, возникающие в современном производстве, коммерции и в процессе создания военной техники.

     Все это привело к тому, что «системный подход» стал насущной необходимостью. Если дана некоторая цель, то для того, чтобы найти пути и средства ее реализации, требуется специалист (или группа специалистов) по системам, рассматривающий альтернативные решения и выбирающий те из них, которые обеспечивают оптимизацию, наибольшую эффективность и минимальные затраты в чрезвычайно сложных сетях взаимодействий. Для решения указанных проблем требуются тщательно разработанные технические приемы и совершенные вычислительные машины, значительно превосходящие временные и умственные возможности математика вчерашнего дня. Современные вычислительные машины, автоматизация и кибернетизация и системная наука, вместе взятые, представляют собой развившуюся в последние десятилетия новую техническую революцию, то, что можно назвать «второй промышленной революцией».

     Было  бы ошибкой относить указанные изменения  только к промышленному и военному производству. Ныне даже политические деятели требуют применения «системного  подхода», считая его революционно новой концепцией к своим неотложным проблемам, таким, как загрязнение  воздуха и воды, перегруженность  дорог транспортом, пороки урбанизации, преступность среди молодежи и организованный бандитизм, городское планирование и т. д.

     Все эти указанные изменения остались бы только одной из многих граней нынешних изменений в нашем индустриальном обществе, если бы не один существенный момент, который легко упустить, занимаясь детально разработанными и поэтому необходимо ведущими к  узкой специализации проблемами вычислительной математики, системотехники и связанных с ними областей знания. Дело заключается не только в технических  усовершенствованиях, благодаря которым  создаются более крупные и  улучшенные изделия (или более прибыльные, обладающие большей разрушающей  способностью, или и то и другое вместе). Изменяются основные категории  мышления, причем сложность современной  техники – только одно и, возможно, не самое важное проявление этого. Так или иначе, но во всех областях современного знания мы вынуждены сталкиваться с необходимостью анализа сложных объектов,  определенных «целостностей» или «систем». Это ведет к фундаментальной переориентации научного мышления.

     Мы  рассмотрим несколько примеров, выбранных  более или менее произвольно, для того чтобы охарактеризовать эту переориентацию.

     Начнем  с физики. Хорошо известно, что наряду с огромными успехами последних  десятилетий в физике возникли также  новые проблемы или даже новый  тип проблем. Вероятно, неспециалисту прежде всего бросается в глаза факт существования достаточно большого числа – порядка сотни – элементарных частиц, с которыми современная физика не очень-то знает, что делать. По словам одного известного ученого, дальнейшее развитие ядерной физики «требует большой экспериментальной работы, а также создания дополнительных мощных методов оперирования с системами, состоящими из большого, но не бесконечного числа элементов» , Эту же мысль выразил в 1964 г. видный физиолог А. Сент-Дьёрди в довольно причудливой форме: «Когда я приступил к работе в Институте перспективных исследований в Принстоне, я надеялся, что в компании великих атомных физиков и математиков я смогу кое-что узнать о живой материи. Но когда я однажды обмолвился о том, что в любой живой системе имеется больше двух электронов, физики не захотели говорить со мной. Со всеми своими вычислительными машинами они не в состоянии были сказать, что мог бы делать третий электрон. Замечательно, что сам этот электрон хорошо знает, что ему делать. Таким образом, маленький электрон знает нечто такое, чего не знают все мудрые мужи Принстона, причем то, что он знает, должно быть чем-то очень простым» .