из электронной библиотеки / 616595719475299.pdf

3) обеспечить в достаточных количествах преобразование информации в вещество и энергию (косвенное первого рода - путем более рациональной организации и управления соответствующими технологическими процессами и косвенное второго рода - путем создания новых более совершенных производств и проведения жесткой сберегающей политики)3.

Человечество уже достигло существенных успехов в отношении указанного первого условия. Однако, к сожалению, количество пустой и вредной информации, пока, значительно превышает полезную (в отношении целей выживания и устойчивого развития) и если не переломить эту ситуацию человечество не сумеет перейти на ноосферное мышление, а следовательно избежать глобальной экологической катастрофы.

Для характеристики информации как заменителя вещества или энергии целесообразно ввести понятие о замещающей ценности циркулирующей информации - компенсатора соответствующей i -ой физической сущности, например, энергии

где ∆ Epr количество сэкономленной энергии за счет увеличения на ∆ Ici количества циркулирующей в системе информации (информация реализуется при совершенствовании организационной структуры и механизмов оперативного управления).

Введем также понятие о ценности циркулирующей информации для разработки новых технологий и реализации новой сберегающей политики. Если опять же рассматривать энергетическую систему, то это можно записать в виде

где ∆ Esef - количество сэкономленной энергии за счет увеличения на ∆ Ic2 количества

циркулирующей в системе информации (информация используется при разработке новой технологии выработки энергии и политики ее сбережения).

Вобщем виде выражение, характеризующее компенсационную роль информации

вэнергетической системе можно представить как

3 Помимо косвенных преобразований информации возможны еще и прямые, характеризующие непосредственные воздействия сознания на физические процессы, например [10]. Однако это огромная самостоятельная тема и ее мы касаться не будем.

357

где EJ - количество энергии, которое необходимо вырабатывать в энергетической системе при старой J -ой технологии, а ∆ Ei/J - экономия энергии, которая получается при переходе на новую i - ю технологию за счет увеличения количества циркулирующей в системе информатизации на ∆ Ic1, ∆ Ic2. С другой стороны ∆ Ic1, ∆ Ic2

можно рассматривать как результат нового этапа информатизации соответствующей системы.

Заключение

В заключение хотелось бы еще раз подчеркнуть, что дальнейшее развитие цивилизации невозможно без широкой информатизации общества и его перехода на ноосферное мышление. Поднятые в настоящей работе вопросы нельзя считать решенными. Скорее это только начало работы, которая потребует еще глубокого анализа, начиная от философского и кончая построением более адекватных гомеостатических моделей, отражающих разные стороны отношений между человеком и природой. В этом плане перспективным является использование методов концептуального анализа [11], и качественного моделирования [12].

Литература

1.Горский Ю., Лавшук В. Жизнь или смерть цивилизации (модель, прогноз, роль интеллекта и информации). Иркутск: Агенство Известия/Восток. 1994. - 27 с.

2.Горский Ю.М. Общность гомеостатических моделей живой и неживой природы (развитие концепции Вернадского о единстве мироздания) // Экология, экология, планетарный человек, творчество. Новосибирск СО РАН 1993. С.68 - 86.

3.Горский Ю.М. Гомеостатика: модели, свойства, патологии//Гомеостатика живых, технических, социальных и экологических систем. - Новосибирск: Наука, Сиб.

отд-ние, 1990. - С. 20 - 67.

4.Astafyev V.I., Gorski Yu.M., Pospelov D.A. Homeostatics // - Сybernetics and Applied Systems. - New York, 1992.p. 7 - 22.

5.Gorsky Yu.M., Stepanov A.M. Homeostatis and Mechanisms of its Maintenance in Living and non-Living Nature//14th International Congress on Cybernetics Namur (Belgium), August 21 - 25, 1995.

6.Винер Н. Кибернетика. - М.: Советское радио, 1968. - 325 с.

7.Masani P.R. The Ecology of the Noosphere //IX International - Сonference WOSС Hyderabad, 1992.

358

8.Горский Ю.М. Системно-информационный анализ процессов управления. - Новосибирск: Сиб. отд-ние. 1988. - 327 с.

9.Моисеев Н.Н. О механизмах самоорганизации общества и месте Разума в его развитии // Социально-политический журн. - 1993. - № 8. - С. 105 - 114.

10.Jahn R.G., Dunne B.J. Margins of Realiti (...). - San Diego, London, New York, Harco rt Brace, 1988. - 287 p.

11.Теслинов А.Г. Концептуальный анализ задач обоснования требований к объектам // Интеллектуальные системы и методология: Материалы научно-практического симпозиума “Интеллектуальная поддержка деятельности в сложных предметных областях”. - Новосибирск, 1992. - С. 74 - 83.

12.Разумов В.И. Качественный анализ в исследовании сложных предметных областей // Там же. - С. 91 - 107.

359

Приложение 4.

Полисистемная методология и качественное моделирование1

Введение

Полисистемная методология (ПМ) предназначена для преобразования содержательной информации об объекте в формальную модель с ее последующим развитием в расчетный алгоритм. В ПМ входят следующие этапы преобразования информации:

•интерпретация первичной (несистематизированной) информации с помощью одного из символов древней философии или одним из категориально-системных методов

[1];

•трансформация заключенной в символе информации в блок-схему гомеостатического типа [2, 3];

•объединение символов и блок-схем сначала по отдельности, а затем комбинирование их элементов и переструктуризация связей, результат чего - ориентированный граф (ОГ) как качественная модель (КМ) системы; анализ полученных таким образом ОГ - статических КМ (СКМ) (АСУ, уравнений Максвелла, мировоззренческих категорий познания) и динамических КМ (ДКМ) (АСУ, управления движением, организации процессов рассуждения (ПР)) позволил разработать систему аксиом (СА), с помощью которой любой объект может быть выражен в СКМ или ДКМ, а на их основе изучаться количественными методами [4, 5, 6].

ПМ является синтезом методов, каждый из которых дает специфическое отображение информации об объекте (категориально-системные методы, символы древней философии, гомеостаты, ОГ, СА, расчетные алгоритмы), а также она включает в себя операции взаимных преобразований этих отображений. ПМ представляет когнитивную технологию, обеспечивающую переход от изначальной содержательной информации об объекте к его КМ и их математическим обработкам. Универсальным направлением в реализации ПМ выступает качественное моделирование (КМ’). КМ, полученные на базе этой методологии, вполне адекватно передают целостность объекта, его органичность и адаптивность.

359

Качественное моделирование на базе полисистемной методологии

В основу КМ’ положена следующая онтологическая модель. В фундаменте мироздания заложен принцип взаимодействия и взаимных преобразований двух начал “инь/ян”. Закономерности их трансформации на примере понимания категории “качество” позволяют выделять оппозиционные пары. Эти идеи получили развитие в категориально-системной методологии, где категории и системы категорий рассматриваются в виде схем, организующих знания об объектах и процессы мышления, начиная от создания онтологических представлений о предметной области (ПО), до ее естественнонаучных моделей [7]. Физические примеры оппозиционных пар, имеющих фундаментальное значение, дают категории “потен-циальное/вихревое”, “пассивное/активное”, “наблюдение/управление”.

Далее совершается переход к работе с символами (триграммы, тетраграммы, пентаграммы), представляющими элементарные ОГ (как КМ), в которых различают два типа ребер, а именно, ведущие и контролирующие. Эта работа включает и конвертацию символов в им соответствующие гомеостаты (СГ). Именно в символах и моделях гомеостатов наиболее удачно отражается процесс развертывания оппозиций. Допускается использование символов, отличных от ОГ описанного типа (свастика, энеаграмма), но их надо уметь конвертировать в СГ и нужные ОГ.

Символ “пентаграмма” выражает наложенные один на другой порядки взаимопорождения и взаимопреодоления стихий (первоэлементов) цикла у-син [8, с.6679]. Согласно китайской медицине и философии, всякий объект универсума есть смешение пяти первоэлементов: воды (В), дерева (Д), огня (О), земли (З), металла (М), а тип объекта определяется тем, какой из них преобладает. Концепция у-син универсальна и связи между стихиями в пентаграмме носят закономерный характер. Эта конструкция есть удобное средство для систематизации элементов произвольной ПО, между которыми устанавливаются отношения поддержки, контроля (нормальные отношения), обратной поддержки, обратного контроля (патологические отношения).

Если пентаграмму рассматривать первым шагом в системном представлении объекта, то преобразование ее в СГ позволяет сделать следующий шаг. При этом стихия “земля”(как первоэлемент, уравновешивающий круговорот стихий в целом) соответствует элементу “местный шеф” гомеостата. Далее, в любом из исполнителей есть внутреннее противоречие [9] и в каждый из них естественно перенести по паре

1 Материал подготовлен совместно с В.П.Сизиковым. Основные результаты работ в этой области опубликованы в [92 - 98].

360

элементов пентаграммы. Эти исполнители могут конструироваться из следующих групп пар: (М/В, Д/О), (В/О, М/Д), (О/М, В/Д). Наконец, цикл у-син выражает некоторый завершенный процесс или цикл, поэтому в интерпретируемой с его

АЦП (О)

Рис. п.4.1. Соответствие пентаграммы и гомеостатической модели АСУ. Обозначения: ОУ - объект управления, РУ - режим управления, АЦП - аналого-цифровой преобразователь, ЭВМ - электронная вычислительная машина, ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь, АСУ - автоматическая система управления; В - вода, Д - дерево, О - огонь, З -

земля, М - металл.

помощью системе выделяется первый элемент, как начало системы, тогда как остальные элементы предметики образуют этапы ее развития. Пример такой конвертации дают пентаграмма и СГ активной АСУ (рис. п.4.1).

По аналогии с пентаграммой, тетраграмму можно представлять как окружность с проведенными в ней двумя диаметрами, а ее СГ оказывается просто без “шефа”.

Рис. п.4.2. Триграмма и гомеостат базы описания.

Обозначения: БО - база описания; ВК, ВС, ВУ - векторы соответственно конфигурации, скорости, ускорения.

Наконец, представление о триграмме и ее СГ дает пример базы описания (БО) движения механической системы. Элементы БО есть векторы соответственно обобщенных координат (конфигурации), их скоростей и их ускорений (рис.п.4.2).

При моделировании сложных ПО элементарные ОГ играют роль конструктивных единиц первого уровня. Синтез этих элементов в более развитые КМ может

361

совершаться на базе интуиции или требует разработки СА (и правил вывода). От того, раскрывается ли в КМ внешнее описание системы или ее функционирование, различаются соответственно классы СКМ , ДКМ и для них выявлена СА. Любой ОГ, являющийся СКМ некоторой ПО, удовлетворяет условиям:

а) из каждой вершины ОГ выходит по крайней мере одно ведущее ребро; б) в каждую вершину ОГ входит по крайней мере одно ведущее ребро;

в) в каждую вершину ОГ входит по крайней мере одно контролирующее ребро. Любой ОГ, являющийся ДКМ некоторой ПО, удовлетворяет перечисленным

условиям а), б), в) и дополнительно г) от любой вершины ОГ до любой другой его вершины существует направленный путь по ведущим ребрам.

Известные понятия самодостаточности и завершенности систем получают уточнение в КМ через понятие уровня (полноты) самодостаточности для СКМ и завершенности для ДКМ. Любая точка в ОГ как КМ может представлять самостоятельную ПО. Такие точки имеет смысл разворачивать в конструкции размерности сразу ≥ 2. И естественно точкам приписывать уровень 0, а развернутым конструкциям - уровень ≥ 1. Тогда для КМ уровней ≥ 1 имеют место аксиомы:

•любая КМ уровня N является расширением КМ уровня N - 1;

•любая ДКМ уровня N содержит не менее двух динамических подсистем уровня N - 1, находящихся в противоречии, разрешаемом в модели уровня N.

Приведенная СА позволяет строить КМ, исходя лишь из элементарных ОГ. Представление о тройственности качественной определенности (объект-качество, интегративное качество, подкачества) и способе их описания в информационных терминах [1, с.46-64; 10], позволяет дать численную интерпретацию функционирования КМ (ФКМ). А именно:

•каждая вершина ОГ наделяется тремя числами:

-количество активной информации в вершине;

-количество пассивной информации;

-уровень трансформации пассивной информации в активную;

•каждое ребро ОГ наделяется показателем относительной проводимости информации этим ребром.

Вместе это формирует цикл информационного ФКМ, в котором прослеживаются элементы адаптивности и управляемости соответствующей системы.

362

Основные результаты

В связи с тем, что СКМ можно рассматривать как незавершенные КМ, выражающие внешнее описание объекта, имеет смысл сосредоточить внимание на ДКМ, которые, как правило, представляют собой объекты в форме многогранников, у которых онтологический смысл несут также и грани.

С целью описать функционирование АСУ была построена ее ДКМ. На этом пути выявилось, что уравнение движения адекватнее рассмотреть не как элемент АСУ, а как аспект ее работы, представленный отдельной пентаграммой Ур. Произведена переработка связей как если бы взгляд наблюдателя устремлялся не извне, а изнутри АСУ. Здесь выявлено две пятерки примыкающих последовательно друг к другу пентаграмм: М, Ц, Н, П, У и ФМ, ФЦ, ФН, ФП, ФУ, отражающих переходы от пяти элементов Ур к пяти элементам АСУ и обратно, причем первая из этих пятерок пентаграмм функционирует по схеме единого СГ реализации, а вторая - по схеме единого СГ подготовки (рис. п.4.3) [6].

Рис. п.4.3. Динамическая модель АСУ в виде пятиугольной антипризмы.

Обозначения: Ур - уравнение, М - механизм, Ц - цель, Н - наблюдение, П - программа, У - управление; ФМ, ФЦ, ФН, ФП, ФУ - формирование соответственно механизма, цели, наблюдения, программы, управления; ИС - исходное (итоговое) состояние, ТС - текущее состояние, КН - каналы наблюдения, ДН - данные наблюдения, УС - управляющий сигнал, КУ - каналы управления, УМ - управляющий момент, ИД - источник движения, Д - движение, ЖД - желаемое движение, ОН - объект наблюдения, АН - акт наблюдения, А - алгоритм, Р - расчет, ОУ - объект управления, РУ - режим управления, АЦП - аналого-цифровой преобразователь, ЭВМ - электронно-вычислительная машина, ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь, АСУ - автоматическая система управления.

363

Выделение в каждом из трех первичных элементов начал инь и ян, определило

Рис. п.4.4. Соответствие Триграммы и гомеостатической модели организации процессов рассуждения.

конкретные элементы ДКМ организации ПР: объект/задачи, аксиомы/пра-вила вывода, онтология/гипотезы. С привлечением СА а) - г) эти элементы организуются до структуры ОГ в форме октаэдра (рис. п.4.5). Здесь имеются две тройки примыкающих

Существ. фактор

Внешнее

средство

Предмет Информация

Представление

последовательно друг к другу триграмм: ПЗ, АО, МлО и МфП, АП, МлП, отражающих переходы от трех элементов сущностного языка к трем элементам внешнего языка и обратно и функционирующих соответственно по схеме единого СГ обработки и по схеме единого СГ представлений.

Все элементы модели, за исключением онтологии, и связи между ними довольно привычны, хотя среди них приоритеты разнятся от случая к случаю. Но без учета

364

онтологии, как показывает рисунок п.4.5., страдают не только сущностный язык и метафизика, но и все, что связано с информатикой и методологией.

Рис. п.4.5. Качественная модель организации процессов рассуждения. Гомеостаты обработки и представления. Обозначения: Об - объект, Ак - аксиомы, Он - онтология, З - задачи, ПВ - правила вывода, Г - гипотезы, ВЯ - внешний язык, СЯ - сущностный язык, ПЗ - постановки задач, АО - аналитические обработки, МлО - методологические обработки, МфП - метафизические представления, АП - аналитические представления, МлП - методологические представления.

По аналогии и в согласии с ДКМ АСУ (рис. п.4.3.), ДКМ движения отражает функциональные переходы от БО (рис. п.4.2.) к уравнению движения и обратно. Для их

УВ (О) ЭВМ

Дв

Доступ к движению

определения рассмотрено вспомогательное представление движения объекта управления в форме пентаграммы и СГ одновременно (рис.п.4.6.). Это выявило четверку элементов, служащих в определенном смысле проводниками искомых переходов. Фиксатор выступает прообразом

измерительного устройства, а инвертация служит восстановлению силовых величин на базе показателей фиксации. Фиксация и инвертация выступают как пара противоположных друг другу процессов, соответствующих двойственному отношению между наблюдением и управлением.

Рис. п.4.6. Пентаграмма и гомеостат движения объекта управления. Обозначения: Дв - движение, Ф - фиксация, И - инвертация, УВ - управляющее воздействие, ТС - текущее состояние, КФ - координаты фиксатора; В -вода, Д - дерево, О - огонь, З - земля, М - металл.

365