Декомпозиция объектов анализа
Основной операцией системного анализа является декомпозиция, существо которой сводится к разделению целого на части. Так, в процессе анализа задача, как правило, разбивается на подзадачи, система - на подсистемы, цели - на подцели и т. д.
При этом, если анализ одного и того же объекта поручают различным экспертам, то результаты декомпозиции обычно но совпадают, поскольку основанием всякой декомпозиции является модель рассматриваемой системы, которая выбирается экспертом самостоятельно.
Основанием декомпозиции может служить лишь конкретная содержательная модель рассматриваемой системы. Наиболее часто применяются следующие типы формальных моделей: модель «черный ящик», модели состава, структуры и конструкции.
Модель типа «черный ящик» отображает только связи системы с внешней средой в виде перечня «входов» и «выходов». Модель состава - это модель, описывающая, из каких подсистем и элементов состоит система. Модель структуры описывает все отношения (связи) между элементами модели состава системы. Модель конструкции или структурная схема системы включает три указанных типа моделей. Иногда в литературе эти модели называют моделями типа «белый ящик» или «прозрачный ящик». Структурная схема является наиболее подробной и полной моделью.
Все известные алгоритмы декомпозиции в той или иной степени базируются на двух основных принципах: полноты и простоты. Полнота декомпозиции определяется полнотой модели-основания, а следовательно, необходимо в первую очередь обеспечить полноту формальной модели.
Принцип простоты предполагает сокращение размеров дерева элементов, получающегося при декомпозиции, в частности уменьшение его размеров «вширь», которые определяются числом элементов модели, служащей основанием декомпозиции. Поэтому такой принцип «вынуждает» брать как можно более компактные модели-основания.
Компромисс в противоречивых требованиях этих принципов достигается с помощью понятия существенности: в модель-основание включаются только компоненты, существенные по отношению к целям анализа.
Агрегирование объектов исследования
Операция системного анализа «агрегирование» является по существу обратной операции декомпозиции. Ее суть сводится к объединению нескольких элементов в одно целое, которое в дальнейшем будем называть агрегатом. Однако любой агрегат как результат любого способа агрегирования обладает общим свойством, получившим название эмерджентность.
В результате операции агрегирования взаимодействующие элементы образуют систему, которая обладает не только внешней целостностью (обособленностью от окружающей среды), но и внутренней целостностью (природным единством). Основное проявление внутренней целостности заключается в том, что свойства системы в общем случае не являются лишь суммой свойств се составных элементов, а включают такие, которых нет ни у одной из ее частей, взятых в отдельности.
Как и операция декомпозиции, агрегирование основано на использовании определенных моделей исследуемой системы.
К настоящему времени известен достаточно большой набор различных форм агрегирования. Наиболее изученными и распространенными являются следующие типы агрегатов: конфигуратор (совокупность языков описания систем), оператор (конкретизация отношений, в частности классификация, упорядочение, поиск закономерностей и т. п.), структура (описание связей на языках конфигуратора). Ниже приводится краткая характеристика этих способов агрегирования. Попутно заметим, что существуют и другие, сравнительно малоизученные способы агрегирования, например самоорганизация.
Агрегаты-конфигураторы. Важная форма агрегирования - разностороннее, многоплановое описание явлении и процессов. Как показывает практика, только совместное описание в терминах нескольких качественно различающихся языков позволяет охарактеризовать явление с достаточной полнотой.
Конфигуратор по существу является содержательной моделью высшего уровня абстракции.
Агрегаты-операторы. Одна из наиболее распространенных ситуаций, требующих агрегировании, характеризуется наличием многочисленной, труднообозримой совокупности данных, с которыми необходимо «работать». Основной целью агрегирования данных обычно является уменьшение их размерности.
Агрегирование данных может осуществляться с помощью так называемых агрегатов-операторов. Простейший тип такого оператора обеспечивает установление отношения эквивалентности между агрегируемыми элементами, т. е. образует классы.
Другой тип агрегата-оператора - числовая функция многих переменных. Обычно этот тип агрегата используется в тех случаях, когда можно задать отношение на множестве признаков в виде числовой функции.
Агрегаты — структуры. Поскольку структура, как и любой тип агрегаты, есть модель системы, она определяется триадой: объектом, целью и средствами моделирования. Это и приводил к многообразию типов агрегатов-структур (сети, деревья, матрицы и др.). При создании реальных систем обычно устанавливаются и начинают работать не только те связи, которые были специально спроектированы, но и множество других, не предусмотренных при проектировании, вытекающих из природы сведенных в одну систему элементов. Поэтому при проектировании необходимо стремиться задавать структуру системы во всех существенных отношениях, которые определяются ее конфигуратором. Отсюда следует, что проект любой системы должен содержать столько структур, сколько их включено в ее конфигуратор.
