5. Дәрістік кешен (дәрістің тезистері, иллюстративтік және таратылатын материал; ұсынылатын әдебиет тізімі)

Дәріс 1. Тақырыбы: Қазіргі кездегі ақпараттық жүйенің сипатталық өзгешелігі

Дәріс жоспары: Қазіргі кездегі ақпараттық жүйенің сипатталық өзгешелігі. Қысқаша тарихи аңықтама. Жүйелік талдау

Ақпараттық жүйелер теориясының ғылыми қайнар көздерінде ғылыми - техникалық революция (НТР) жатады. Ол ғылымның қоғамдық өнеркәсіп бастаушы даму факторына ауысу негізінде өнеркәсіп күштерінің түбірлік және сапалық өзгеруімен сипатталады. НТР салдары қоғамдық өндірістін кейіпін, жағдайын, мінез құлқын, өнеркәсіп күшін және еңбектін мазмұнын өзгертеді, қоғамдық еңбектің бөлінуі өнеркәсіп еңбегінің тез өсуіне әкеледі, қоғамның барлық өмір жағына, сонымен қоса мәдениетін, тұрмысын, адамдардың психологиясын, қоғамның табиғатпен өзара қатынасына әсер етеді. Бұл күрделі жүйелердің пайда болуына әсер етті. Негізгі себебі мынау: халық шаруашылықта қолданатын техникалық құралдар күрделілігі толассыз өсуі.

Басқару сапасының жоғарлауының техникалық, дәл солай ұйымдастырушылық жүйелердің (кәсіпорын, мемлекет және т.б);, мамандандырудың кеңейтілуі мен кәсіпорындардың кооперирлау — халық шаруашылық дамуының негізгі тенденциялары. НТП екпіндері халық шаруашылық салалар мен барлық басқа салалардабасқару мен жоспарлау, жобалау процестердің күрделендіруін шақырады. Салалардың дамуы және олардың бір біріне өзара әсерін күшейтуі салалармен, бірлестіктермен, кәсіпорындармен басқару және жоспарлау, пайдалану және кәсіпорында жобалау кезінде шешімдерді қабылдау жағдайларында қарастырылған мүмкіншілік нұсқалар санының көбейіуіне әкеледі.

Бұл нұсқаларды талдау отыра әртүрлі білім саласындағы мамандарды тарту, олардың арасында өзаратүсінушілікті және өзара әрекеттестікті ұйымдастыру керек. Осының барлығы үлкен жүйелерді талдауға жаңа жүйелік тәсілге әкеп соқтырды. Олар көп жағдайда толық сипатталмайды және бөлек функционалдық жүйелер астында көпқырлы байланыстары бар. Олардың әрбіреуі тағы да үлкен жүйені беред. Жүйелік тәсіл негізінде арнайы теория- жүйелердің жалпы теориясы жатады.

Ақпараттық жүйе теориясы кибернетиканың бұтағы болады және қазіргі кезде оның қалыптасуы жүрп жатыр. Бұл теория 30- х жылдардың 20 ғ. туды және 50- ші жеке ғылыми бағыт ретінде қалыптасты.

«Кибернетика – ұйымдастырылған жүйелердегі (машиналарда, тірі ағзаларда және қоғамда) байланысы мен басқару процессінің жалпы заңдылықтары туралы ғылым».

Жүйе теориясында шешілетін міндеттерге мыналар жатады: жүйенің жалпы құрлымын аңықтау; жүйелер мен элементтер арасында өзараәрекеттестікті ұйымдастыру; сыртқы ортаның әсерін есепке алу; жүйе оптималды құрлымын таңдау; жүйенің қалыптастыру оптималды алгоритмдерін таңдау.

Үлкен жүйелерді жобалау екі кезеңге бөлінеді:

1. Макрожобалау (ішкі жобалау) процессінде жалпы жүйенің функциональды –құрлымдық сұрақтары шешіледі.

2. Микрожобалау (сыртқы жобалау), жүйенің элементтерін құрал жабдықтардын жеке бірліктері ретінде өндеуімен және негізгі элементтер бойынша техникалық шешімдерді алуымен (олардың конструкциялары және параметрлері, пайдалану рехимдері) байланысты . Осындай бөлу үлкен жүйелерді жобалау процесімен сәйкес жүйелер теориясында күрделі жүйелерді макрожобалаумен байланысты әдістер қарастырылады.

Макрожобалау үш негізгі бөлімді қамтиды:

1) жүйені құрудың мақсаты мен онымен шешілетін міндеттерді аңықтау;

2) жүйені өндеу кезінде міндетті түрде есепке алынатын іс жүзіндегі жүйеге факторлардың сипатталуы;

3) жүйенің тиімді көрсеткіш тобын немесе көрсеткішін таңдау.

Жүйе теориясы ғылым ретінде екі бағытта дамиды. Бірінші бағыт — феноменологиялық тәсіл (кей жағдайда себеб салдары немесе терминалды деп атайды). Бұл бағыт кейбір кіріс әрекеттерді шығыс шамаларға ауыстыру ретінде кез келген жүйенің сипатталуымен байланысты. Екіншісі — күрделі нақты бағытталған жүйе теориясын өндеу. Бұл бағытта жүйенің сипатталуы оның бір мақсатқа жету позициясынан немесе кейбір функцияны орындаумен жүргізіледі.

«Жүйелік талдау» курсында операциялардың жүргізілуі кезінде ізделінді нұсқа ретінде басқарылатын айнымалылар көрсетілген операциялық жүйелердің бір үлгідегі математикалық моделі қарастырылды. Мысалы, сызықты программалаудағы айнымалы нақ сандардың жиындарында жатады.Мақсаттық функцияның мәні, дәл осылай нақ сан болып табылады. Сондықтан не жақсы, не жаман екенін анықтау өте оңай. Дискреттік программалауда – жиындар нұсқасы – дискретті. Барлығы айтарлықтай күрделі болатын үлкен санды жаттығу есептері бар болады.

1. Кейбір есептерде операциялар өткізуіндегі өздерінің нұсқалары үлкен емес жеке альтернативті санды ұсынады. Мысалы: зауытты үлкен немесе кіші етіп салсын, содан соң кеңетсін. Сондықтан ШҚТ-да ұтымды шешімі ізделінетін альтернативті жиынның тапсырмасы туралы айтады.

2. Көптеген есептерде альтернативті жиын басынан бастап айқын емес, мысалы, шахмат ойынындағы альтернативтер. Сондықтан ШҚТ – да альтернативтердің генерациялауы туралы айтылады. Шахмат ойыны кезінде альтернативтерді генерациялауға және оларды бағалауға тура келеді.

3. Әрбір альтернативтің құндылық бағасы көптеген жағдайларда сандардың қарапайым салыстыруына апармайды. Мақсатық функция сандық болып табылмайды және ШҚТ альтернативті пайдалылықтың арнайы өлшемдер әдістерін қолданады.

4. Жаттығу есептерінің үлкен санында белгі шамасы жалғыз болу мүмкін емес, яғни белгі скаляр емес , ал бұтақ болып табылады. Өйткені, бір көрсеткіштің бір нұсқасы жақсы болса, ал басқаша түрде ол жаман болу мүмкін, сондықтан оларды салыстыру мүмкін емес.

5. Басқару автоматизациялаудың көптеген есептерінде айқын емес айнымалылар, және айқын емес белгілер қатысады.

6. Кейбір кезде бірнеше тараптары (үлгілер,мемлекеттер, фирмалар) қатысатын, шешуін сол бір жүйеде ғана қабылдайтын және осы екі жақтың белгілері қарама – қарсы болатын есептер кездеседі. Мұндай ахуалдар қақтығыс деп аталады, осының өзінде оптимальдық қағидасы сызықты программалуға қарағанда мүлдем басқаша болып табылады.Бұлармен ойындар теориясы шұғылданады. Көптеген есептерде топтық шешімдер қабылданады, сонымен бірге сараптама негізінде осы топтың ниеті білінеді, яғни зерттеуші сарапшыдан бөлінеді.

Дәріс 2. Тақырыбы: Ақпараттық жүйе түсінігі

Дәріс жоспары: Ақпараттық жүйе түсінігі. Жүйе теориясының міндеттері. Жүйелер теориясының терминологиясы. Ақпараттық жүйелерді сипаттаудың сапалық және сандық әдістері. Кибернетикалық жағынан жақындау. Ақпараттық жүйелерді динамикалық сипаттау.

Жүйе теориясының қазіргі кездегі жағдайы үшін сипаты теорияның концепцептуалды және методологиялық негіздеріне мамандардың жоғары назары. Бұл жүйе аңықтамасына кіретін объектілердің әр алуандығымен түсіндіріледі. Қазіргі уақытта осы талаптарды қанағаттандыратын жүйенің бірыңғай анықтамалары жоқ. Жүйелік белгілер бойынша бір ішкі әлемнің бөлігін белгілеу операциясы нәтижесінде пайда болатын объект ретінде жүйеге көзқарас жемісті.

Жүйе ұғымының субъективті мазмұны мынадан тұрады. Зерттеуші, бір нақты немесе топтық объектіні зерттеуге кіріскенде ішкі әлемнен бір жағынан зерттеу мақсаттарына жауап беретін, ал басқа жағынан талдауға немесе жобалауға жеңілірек болатын элементтер мен құбылыстарды бөледі.

Жүйе ұғымының объективті мазмұны жүйе кеңістігі немесе функционалдық тұйығымен байланысты. Ол мынаны білдіреді, шекараны не бұл жүйенің компонент кеністігінде, не олардың функциялардың кеністігінде өткізуге болады, бір жағынан жүйе болады, ал басқа жағында — сыртқы орта. Бұл кезде жүйенің қасиеті сыртқы қасиетінен оның ортасының қатынасы бойынша айырылады.

Сөйтіп келгенде, жүйе деп зерттеуші ішкі әлімнен не кеңістіктік, не функционалдық белгілер бойынша бөлетін өзара байланысқан объектілер жиынтығын айтады. Белгілеп қояйық, бұл екі мүмкіншілік бірін-бірі жоққа шығармайды.

Элемент деп қарапайым бөлінбейтін жүйе бөлігін айтамыз. Яғни, элемент — нақты есепті және қойылған мақсатты шешу қөзқарасынан жүйелерді бөлшектеу шегі. Жүйені мақсат тұжырымынан және оны зерттеу процесінде аңықтауына байланысты әр түрлі тәсілдермен элементтерге бөлуге болады.

Шағын жүйе. Жүйе элементтерге тез арада бөлінбеуі мүмкін, элементтерден қарағанда өте ірі компонентерге және жүйе тұтастығына қарағанда бөлшектелген түрде тізбектеліп шағын жүйелерге бөлінеді. “Жүйе асты” атының мұндай бөлігі жүйе қасиеттеріне ие болу керектігін сызып қояды (бүтіндік қасиетімен). Осымен жүйе асты қарапайым элементтер топтарынан айырықшаланады, олар үшін мақсаттар асты тұжырымдалмаған және бүтіндік қасиеті орындалмайды (мұндай топтар үшін “компоненттер” түсінігі қолданылады). Мысалы, АБЖ жүйе асты, ірі қала жолаушы көлік жүйе асты.

Құрылым — бұд элементтер мен олардың арасындағы байланыстар жиынтығы. Құрылым теоретикалық - көпшілік суреттеу, матрицалар, графтар және құрылымды үлгілеудің басқа тілдерін графикалық түрде көрсетілуі мүмкін.

Құрылымды жиі иерархия түрінде ұсынады. Иерархия — маңыздылық дәрежесі бойынша компоненттердің реттелуі (көпбаспалдақты, қызмет саты). Иерархиялық құрылым деңгейлер арасында төмен жатқан бір компоненті (түйіндердің) жоғары жатқан бір компоненттеріне қатаң бағындыру өзара қатынастары бар болуы мүмкін, яғни қатынастардың ағаш түріндегі реті деп аталады. Мұндай иерархияларды күшті немесе ағаш түріндегі иерархия деп атайды. Басқару жүйені ұсынатын ыңғайлы құралы қылып олардың бірнеше өзгешелігі бар. Иерархиялық құрлымның мысалы: энергетикалық жүйелер, АБЖ, мемлекеттік аппарат.

Байланысбағытпен, күшпен және мінез-құлықпен (немесе түрмен) сипатталады. Бірінші екі байланыс белгілері бойынша бағытталған және бағытталмаған, күшті және әлсізге бөлуге болады, ал мінез-құлық бойынша — бағындыру байланыстарына, генетиқалық, тең құқықтықтар (немесе парықсыздар) және басқару байланысына. Сонымен қатар байланыстарды қосымша орыны бойынша (ішкі және сыртқыға), бүтін жүйеде немесе жеке оның шағын жүйелерінде процестердің бағытталуы бойынша (түзу және керілерге) бөлуге болады. Нақты жүйелердегі байланыстар аталған белгілердің біруақытта бірешеуімен сипатталуы мүмкін.

Жүйелерде маңызды ролды “кері байланыс” түсінігі ойнайды. Бұл түсінікті техникалық құрылғылар мысалында оңай суреттеледі, бірақ ұйымдастырушылық жүйелердің барлығынында қолдануға болмайды.

Бұл ұғымның зерттеуіне үлкен назар кибернетикада бөлінеді. Онда бір физикалық табиғат объектілері үшін басқа табиғат объектілеріне кері байланыс механизмнің ауыстыру мүмкіншілігі оқытылады. Кері байланыс олардың өзгерілетін өмір сүру жағдайына өздігінен басқарылу және жүйелердің дамуының негізі болып келеді.

“Жағдай” ұғымы тез арадағы фото суретті, жүйені “кесу”, оның дамуындағы тоқтауды сипаттайды. Оны кіріс әсерлер мен шығыс сигналдар (нәтижелер) арқылы, макропараметрлер, жүйе макроқасиеттер (мысалы, қысым, жылдамдық , тездету — физикалық жүйелер үшін; өнімділік, өнімнің өзіндік құны, пайда — экономикалық жүйелер үшін) арқылы аңықтайды. Жағдайыды толығырақ мына арқылы аңықтауға болады: егер жағдайыды аңықтайтын e (немесе компоненттер, функционалды блоктар) элементтерін қарастырсақ, мұнда “кірісті” и басқарушыға және х ашуландырушыға (бақыланбайтындар) бөлуге болады және “шығыс” (шығыс нәтижелер, сигналдар) e, и және х тан баиланысты, яғни z_t,=f(e_t,и_t,х_t). Онда есебіке байланысты жағдай {e, и}, {e, и, z} және {e, х, и, z} деп аңықталады .

Жағдай—жүйе осы уақытта ие болатын маңызды қасиеттердің жиыны.

Тәртіп. Егер жүйе бір күй-жағдайдан екінші күй-жағдайға (мысалы, z₁® z₂® z₃) ауса алса, онда тәртіпке ие болады деп айтуға болады. Бұл түсінікті бір жағдайдан екінші жағдайға көшу заңдылықтары белгісіз болғанда қолданады. Онда жүйе бір тәртіпке ие болады деп және оның заңдылықтарын аңықтайды деп айтады. Жоғарғыдағыдай енгізілген белгілеулерді есепке алып тәртіпті функция ретінде көрсетуге болады z_t=f(z_t-1, x_t,, и_t).

Сыртқы ортадеп жүйеге кірмейтін, бірақ олардың жағдайларының өзгеруі жүйе тәртібінің өзгеруімен шақырылатын элементтер жиынтығын айтады.

Үлгі деп нақты топтың қасиеттерін суреттейтін жүйенің сипатталуын айтады. Суреттеуді тереңдету — үлгіні нақтылау. Жүйенің үлгісін құру нақты шарттар диапазонында олардың тәртібін болжауға мүмкіндік береді.

Жүйенің жұмыс істеу үлгісі (тәртібі) — уақытта жүйенің жағдайының өзгертуін болжайтын үлгі, мысалы: табиғилер (аналогтықтар), электрлік, ЭВМға машиналық және т.б.

Тепе-теңдік — сыртқы ашуландырушы әсерлерінің жоқ болуында өзінің жағдайын үйлесімді ұзақ сақтайтын жүйе қабілеттілігі (немесе тұрақты әсерлер кезінде) .

Тұрақтылық деп сыртқы ашуландырушы әрекеттер әсерімен осы жағдайдан шығарылған кезден кейін жүйенің тепе тендік жағдайына қайтарылу қабілеттілігін айтады. Бұл қабілеттілік жүйелерге тұрақты и_t кезінде, егер тек ауытқу кейбір шектерден аспаса.

Дамупроцесінің зерттеуіне, даму процестерінің арақатынастарына және тұрақтылығына, олардың негізінде жататын механизмдердін зерттеуіне, кибернетикада және жүйе теориясында үлкен назар бөледі. Даму түсінігі қоғам мен табиғаттағы күрделі термодинамикалық және ақпараттық процестерді түсіндіруге көмектеседі.

Мақсат — саналы ұмтылуға келесі кезеңннің жолында өз уақытында аяқтылуын қамтамасыз ететін, ұжымға болашақты немесе нақты мүмкіншіліктерді көруге рұқсат ететін саналы ұмтылуы.