Методы системного исследования. Моделирование и его основные этапы

Основные понятия системного анализа

Главный подход к исследованию сложных объектов - системный анализ. Практическая реализация системного анализа - структурный системный анализ, его принципы и методы. Истоки структурного моделирования. Классы моделей структурного системного анализа. - Системный анализ – методика научного исследования, основанная на представлении изучаемого объекта в виде системы, с последующим ее рассмотрением.

Элемент системы - часть системы,выполняющая определённую функцию (лектор читает лекцию, студенты её слушают и конспектируют, и т.д.).

Элемент – это некоторый объект (материальный, энергетический, информационный), часть системы, который обладает рядом важных для нас свойств, но внутреннее строение (содержание) которого безотносительно к цели рассмотрения

Связь –взаимодействие элементов обеспечивающая целостность системы.Связи бывают:а)Материальные. Б)энергитические. В)информационные

Понятие «связь» входит в любое определение системы наряду с понятием «элемент» и обеспечивает возникновение и сохранение структуры и целостных свойств системы. Это понятие характеризует одновременно и строение (статику), и функционирование (динамику) системы.

Система–целая, состоящая из взаимосвязанных частей (элементов):· связями, которые позволяют посредством переходов по ним от элемента к элементу соединить два любых элемента совокупности;свойством, отличным от свойств отдельных элементов совокупности.

Эмерджентность- свойства ситемы отсутствующие у ее элементов (лес смешанный, дерево не может быть смешанным берёзодуб) - Устойчивость- способность системы противостоять внешнему воздействию. Механизмы обеспечивающие устойчивость: 1) Избыточность (количество хвои или листвы). 2) Буферность (защита от внешних воздействий-кора). 3)Регенерационная способность. 4) Механизм обратных связей (адаптация на внешнее воздействие)

Практически любой объект с определенной точки зрения может быть рассмотрен как система. Вопрос состоит в том, насколько целесообразна такая точка зрения.

2. Лес как система. Возможные варианты представления лесов в виде систем

1)По Морозову Г.Ф. – лес это множество деревьев2) По Сукачеву – лес это экосистема(зооциноз, фитоциноз,микробиоциноз) этапотоф, климатоп. 3) с точки зрения вертикального зонирования (древесный, кустарниковый, травяно-лишярус)

Лес как природная система характеризуется следующими основными особенностями: 1. сложной комплексной организацией, взаимосвязанностью организмов и ценозов, единством организмов и среды в этом комплексе; 2. динамическим равновесием, устойчивостью, авторегуляцией, выработанной в результате длительной эволюции и естественного отбора всех компонентов лесного сообщества; 3. высокой способностью восстановления и обновления; 4. особым балансом энергии и вещества; постоянным биологическим круговоротом и обменом веществ и энергии и наряду с этим выносом вещества за пределы биогеоценоза и притоком его из других биогеоценозов; 4. динамичностью процессов, находящихся в сложных диалектически противоречивых взаимодействиях с тенденциями к устойчивости и стабитьности леса; 6. географической обусловленностью.При всём разнообразии леса ему свойственны общие строго закономерные особенности. Лес можно рассматривать как природную динамическую саморегулирующуюся систему. Для познания леса как биологической системы надо знать морфологию, его жизненные проявления, понять прошлое и представлять будущее путём всестороннего анализа и учёта факторов жизни леса. Лесные экосистемы, являющиеся основным компонентом природной среды, обеспечивают естественное регулирование большинства протекающих в экологической системе. Земли процессов, что предопределяет необходимость максимального сохранения природных свойств лесов. Без учета экологических проблем, структуры и динамики изменения состава лесов России, а также анализа природных и антропогенных процессов, происходящих в лесах, невозможны реальные прогнозы глобальных изменений природной среды.

Основные понятия корреляционного анализа. Коэффициент парной корреляции

Корреляция – это статистическая зависимость между случайными величинами, при которой изменение одной из случайных величин приводит к изменению математического ожидания другой.

Различают парную, частную и множественную корреляцию.

Корреляционный анализ – это раздел математической статистики, посвященный изучению взаимосвязей между случайными величинами. Корреляционный анализ заключается в количественном определении тесноты связи между двумя признаками (при парной связи) и между результативным и множеством факторных признаков (при многофакторной связи).

Теснота связи количественно выражается величиной коэффициентов корреляции. Построение коэффициентов корреляции основано на сумме произведений отклонений индивидуальных значений признаков x_i и y_i от их средних значений и :Парная корреляция – это связь между двумя признаками (результативным и факторным или между двумя факторными).

Коэффициентлинейнойкор. обладает следующими свойствами :

1) не имеет размерности, следовательно, сопоставим для величин различных порядков;

2) изменяется в диапазоне от –1 до +1. Положительное значение свидетельствует о прямой линейной связи, отрицательное – об обратной. Чем ближе абсолютное значение коэффициента к единице, тем теснее связь. Считается, что связь достаточно сильная, если коэффициент по абсолютной величине превышает 0,7, и слабая, если он менее 0,3.

Коэффициент множественной корреляции заключен в пределах 0 ≤ R ≤ 1. Он не меньше, чем абсолютная величина любого парного или частного коэффициента корреляции с таким же первичным индексом.

С помощью множественного коэффициента (по мере приближения R к 1) делается вывод о тесноте взаимосвязи, но не о ее направлении.

Частный коэффициент корреляции, так же как и парный коэффициент корреляции r (рассчитанный по формуле (6.4)), может принимать значения от -1 до 1

.

При этом переменными могут быть данные тестирований, наблюдений, экспериментов, социально-демографические характеристики, физиологические параметры, особенности поведения и т. д. К примеру, использование метода позволяет нам дать количественно выраженную оценку взаимосвязи таких признаков, как: успешность обучения в вузе и степень профессиональных достижений по его окончании, уровень притязаний и стресс, количество детей в семье и качества их интеллекта, черты личности и профессиональная ориентация, продолжительность одиночества и динамика самооценки, тревожность и внутригрупповой статус, социальная адаптированность и агрессивность при конфликте...

Основные понятия системного анализа

Главный подход к исследованию сложных объектов - системный анализ. Практическая реализация системного анализа - структурный системный анализ, его принципы и методы. Истоки структурного моделирования. Классы моделей структурного системного анализа. - Системный анализ – методика научного исследования, основанная на представлении изучаемого объекта в виде системы, с последующим ее рассмотрением.

Элемент системы - часть системы,выполняющая определённую функцию (лектор читает лекцию, студенты её слушают и конспектируют, и т.д.).

Элемент – это некоторый объект (материальный, энергетический, информационный), часть системы, который обладает рядом важных для нас свойств, но внутреннее строение (содержание) которого безотносительно к цели рассмотрения

Связь –взаимодействие элементов обеспечивающая целостность системы.Связи бывают:а)Материальные. Б)энергитические. В)информационные

Понятие «связь» входит в любое определение системы наряду с понятием «элемент» и обеспечивает возникновение и сохранение структуры и целостных свойств системы. Это понятие характеризует одновременно и строение (статику), и функционирование (динамику) системы.

Система–целая, состоящая из взаимосвязанных частей (элементов):· связями, которые позволяют посредством переходов по ним от элемента к элементу соединить два любых элемента совокупности;свойством, отличным от свойств отдельных элементов совокупности.

Эмерджентность- свойства ситемы отсутствующие у ее элементов (лес смешанный, дерево не может быть смешанным берёзодуб) - Устойчивость- способность системы противостоять внешнему воздействию. Механизмы обеспечивающие устойчивость: 1) Избыточность (количество хвои или листвы). 2) Буферность (защита от внешних воздействий-кора). 3)Регенерационная способность. 4) Механизм обратных связей (адаптация на внешнее воздействие)

Практически любой объект с определенной точки зрения может быть рассмотрен как система. Вопрос состоит в том, насколько целесообразна такая точка зрения.

2. Лес как система. Возможные варианты представления лесов в виде систем

1)По Морозову Г.Ф. – лес это множество деревьев2) По Сукачеву – лес это экосистема(зооциноз, фитоциноз,микробиоциноз) этапотоф, климатоп. 3) с точки зрения вертикального зонирования (древесный, кустарниковый, травяно-лишярус)

Лес как природная система характеризуется следующими основными особенностями: 1. сложной комплексной организацией, взаимосвязанностью организмов и ценозов, единством организмов и среды в этом комплексе; 2. динамическим равновесием, устойчивостью, авторегуляцией, выработанной в результате длительной эволюции и естественного отбора всех компонентов лесного сообщества; 3. высокой способностью восстановления и обновления; 4. особым балансом энергии и вещества; постоянным биологическим круговоротом и обменом веществ и энергии и наряду с этим выносом вещества за пределы биогеоценоза и притоком его из других биогеоценозов; 4. динамичностью процессов, находящихся в сложных диалектически противоречивых взаимодействиях с тенденциями к устойчивости и стабитьности леса; 6. географической обусловленностью.При всём разнообразии леса ему свойственны общие строго закономерные особенности. Лес можно рассматривать как природную динамическую саморегулирующуюся систему. Для познания леса как биологической системы надо знать морфологию, его жизненные проявления, понять прошлое и представлять будущее путём всестороннего анализа и учёта факторов жизни леса. Лесные экосистемы, являющиеся основным компонентом природной среды, обеспечивают естественное регулирование большинства протекающих в экологической системе. Земли процессов, что предопределяет необходимость максимального сохранения природных свойств лесов. Без учета экологических проблем, структуры и динамики изменения состава лесов России, а также анализа природных и антропогенных процессов, происходящих в лесах, невозможны реальные прогнозы глобальных изменений природной среды.

Методы системного исследования. Моделирование и его основные этапы

основным методом системного исследования является моделирование(т.е. возможности изучения реального объекта не непосредственно, а через рассмотрение подобного ему и более доступного объекта, т.е. его модели, упрощенной копии изучаемого объекта.

Моделирование необходимо если: а) Объект недоступен для прямого измерения(астрономия). Б) если объект не существует в чистом виде(результат моделирования поведения толпы). В) Объект представляет собой сложную многокомпонентную систему)

Одна из наиболее полных классификаций, базирую­щаяся на формализованном представлении систем, т.е. на математической основе, включает следующие методы: – аналитические (методы как классической матема­тики, так и математического программирования); – статистические (математическая статистика, тео­рия вероятностей, теория массового обслуживания); – теоретико-множественные, логические, лингвис­тические, семиотические (рассматриваемые как разделы дискретной математики); – графические (теория графов и пр.).

Классу плохо организованных систем соответствует в данной классификации статистические представления. Для класса самоорганизующихся систем наиболее подхо­дящими являются модели дискретной математики и гра­фические модели, а также их комбинации.

Прикладные классификации ориентированы на эко­номико-математические методы и модели и в основном определяются функциональным набором задач, решае­мых системой

Метод "мозговой атаки"Методы данного ти­па преследуют основную цель – поиск новых идей, их широкое обсуждение и конструктивную критику. Ос­новная гипотеза заключается в предположении, что сре­ди большого числа идей имеются по меньшей мере не­сколько хороших. При проведении обсуждений по ис­следуемой проблеме применяются следующие правила:1) сформулировать проблему в основных терминах, выделив единственный центральный пункт;2) не объявлять идею ложной и не прекращать исследова­ние ни одной идеи;3) поддерживать идею любого рода, даже если ее уместность кажется вам в данное время сомнительной;4) оказывать поддержку и поощрение, чтобы освобо­дить участников обсуждения от скованности.

Метод экспертных оценок. Основа этих методов – различные формы экспертного опроса с последующим оцениванием и выбором наиболее предпочтительного варианта. Возможность использования экспертных оце­нок, обоснование их объективности базируется на том, что неизвестная характеристика исследуемого явления трактуется как случайная величина, отражением закона распределения которой является индивидуальная оценка эксперта о достоверности и значимости того или иного события. Дан­ная группа методов находит широкое применение в со­циально-экономических исследованиях.

Метод "Делъфи". Первоначально метод "Дельфи" был предложен как одна из процедур при проведении мозговой атаки и должен был помочь снизить влияние пси­хологических факторов и повысить объективность оце­нок экспертов. Затем метод стал использоваться само­стоятельно. Его основа – обратная связь, ознакомление экспертов с результатами предшествующего тура и учет этих результатов при оценке значимости экспертов.

Метод "дерева целей". Термин "дерево" пред­полагает использование иерархической структуры, полу­ченной путем разделения общей цели на подцели. Для случаев, когда древовидный порядок строго по всей структуре не выдерживается, В. И. Глушков ввел понятие "прогнозного графа". Метод "дерева целей" ориентиро­ван на получение относительно устойчивой структуры целей проблем, направлений. Для достижения этого при построении первоначального варианта структуры следует учитывать закономерности целеобразования и использо­вать принципы формирования иерархических структур.

Морфологические методы. Основная идея морфологи­ческого подхода – систематически находить все воз­можные варианты решения проблемы путем комбиниро­вания выделенных элементов или их признаков. Известны три основные схемы метода:– метод систематического покрытия поля, основан­ный на выделении так называемых опорных пунктов знаний в исследуемой области и использование для за­полнения поля некоторых сформулированных принци­пов мышления;– метод отрицания и конструирования, который за­ключается в формулировке некоторых предположений и замене их на противоположные с последующим анали­зом возникающих несоответствий;

– метод морфологического ящика, который состоит в определении всех возможных параметров, от которых может зависеть решение проблемы. Выявленные пара­метры формируют матрицы, содержащие все возможные сочетания параметров по одному из каждой строки с по­следующим выбором наилучшего сочетания.