Системный анализ гис

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Кибернетика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Таблица 4
Результат работы оператора скрещивания 2 и 3 концентратора
№ концентратора Код
1 1 2 3 8
2 5 6 11 12
3 9 10 7 4
В результате изменились значения суммарных трафиков магистралей и значения целевой функции:
Т-2 = 152- T2−3 = 160- ГЬз = 160 F i-2 = 2- F2−3 = 2- F1−3 = 2.
На этом шаг работы генетического алгоритма закончится. Очевидно, что даже за две итерации качество популяции значительно возросло. Если в исходной популяции среднее значение целевой функции было 8, 6, а ее максимальное значение составило 14, то в популяции второго поколения среднее и максимальные значения целевой функции составили 2.
Рисунок 2 — Подключение узлов к соответствующему концентратору
Таким образом, проведенные расчеты позволяют сделать об улучшении как популяции в целом, так и наилучшего решения в частности, уже на первых итерациях работы генетического алгоритма.
Результаты работы генетического алгоритма, реализованного в среде Matlab, наглядно показывают рациональный вариант подключения узлов (1−12) к соответствующему концентратору
(1−3) (рисунок 2).
Таким образом, можно предположить, что синтезированный алгоритм позволит найти рациональное решение задачи оптимизации структуры СПД большей размерности.
Литература
1. Понтрягин Л. С. Основы комбинаторной топологии. М.: Наука, 1986. 263 с.
2. Хетагуров Я. А. Основы проектирования управляющих вычислительных систем. М.: Радио и связь, 1991. 288 с.
3. Ярушкина Н. Г. Основы теории нечетких и гибридных систем. М.: Финансы и статистика, 2004. 320 с.
Майоров А. А. Типизация сложных систем // Славянский форум. 2014. № 1 (5). С. 131−137. Соловьёв И. В. Содержание принципов построения системы // Славянский форум. № 1 (5). 2014. С. 350−354.
Коваленко А. Н. Системный подход создания интегрированной информационной модели // Славянский форум, 2014. № 6 (2). С. 51−55.
The data transmission system
Roman Ivanovich Lesnichenko, candidate of technical Sciences, Associate Professor, Department of Mathematics and Informatics
Sergey Alexeevich Galaev, candidate of technical Sciences, Associate Professor, Department of Mathematics and Informatics
The possibility and substantiates the effectiveness of the use of genetic algorithms for solving the problem of optimizing the structure of the data given topology, and an example of the calculation results with the use of environment Matlab.
Keywords: genetic algorithm, the data transmission system, computer network, the optimal connection Matlab, chromosome, ranking, natural selection
96
Образовательные ресурсы и технологии*2015'1(9)
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
УДК 001. 2:165:167:004. 942
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ГИС
Виктор Яковлевич Цветков, проф., д-р техн. наук, советник ректората, лауреат премии Президента Р Ф в области образования, лауреат премии Правительства Р Ф,
Заслуженный деятель науки и образования, Почетный работник науки и техники, Почетный работник высшего профессионального образования, Отличник геодезической службы,
академик Российской академии информатизации образования (РАО), Российской академии космонавтики им. К. Э. Циолковского (РАКЦ), Российской академии естествознания (РАЕ),
Международной академии наук Евразии (IEAS),
Советник,
E-mail: cvj2@mail. ru,
Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики (МГТУМИРЭА), https: //www. mirea. ru
Статья анализирует геоинформационную систему как сложную систему. Показано, что системный анализ имеет развитие в геоинформатике. В статье описаны разные аспекты рассмотрения геоинформационной системы. Описаны характерные признаки ГИС: подсистемы, связи, элементы, состояние и взаимодействие.
Ключевые слова: геоинформатика, сложная система, системный анализ, геоинформационная система, свойства системы, признаки системы.
Введение
В современной науке исследование систем разного рода проводится в рамках системного подхода [1]. Системный подход — направление методологии научного познания, в основе которого лежит рассмотрение объектов как сложных систем. Он ориентирует исследование на раскрытие целостности объекта, выявление существенных элементов, выявление многообразных типов связей между элементами, сведение совокупности элементов и связей в единую модель. Первый этап исследования систем строится на основе системного подхода или системного анализа [2]. Для детального изучения возможностей системы применяют структурный анализ [3], который позволяет: понять механизм функционирования системы- выявить результат внешнего воздействия на входы и на внутреннее состояние системы- изучить структурные описания существующих систем для построения новых систем. Двойственность систем в том, что они могут служить как описанием реальных объектов, так и основой для их создания. Проекты сложных систем при их детализации и конструктивной реализации воплощаются в реально существующие объекты. Система, как отражение реального объекта, учитывает те свойства (атрибуты) объекта-оригинала, которые определяют и представляют интерес с точки зрения целей и задач конкретного исследования. Многие технологические системы можно анализировать методами системного анализа. К числу таких систем относится ГИС [4].
Многоаспектность ГИС. Геоинформационная система (ГИС) является технологической системой. Но ее модель является формальной системой, которая может быть сформирована по-разному. В аспекте организации ГИС является организационно-технической системой [5]. В аспекте познания ГИС является инструментом получения знаний, включая получение пространственных знаний [6].
В.Я. Цветков
Образовательные ресурсы и технологии*2015'1(9)
97
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Многоаспектность «ГИС» приводит к множеству определений в зависимости от аспекта рассмотрения и выбора доминирующих признаков в этом понятии. В зависимости от учитываемых факторов и аспекта рассмотрения трактовку понятия «система» можно представить в разных формах. Рассмотрим понятие ГИС с учетом разных аспектов рассмотрения.
1 Аспект целостности [2] дает основание рассматривать ГИС как нечто целое:
Ш8=А (1,0).
Это определение выражает факт существования и целостность. Двоичное суждение А (1,0) отображает наличие (1) или отсутствие (0) этих качеств.
2 Аспект множественности элементов дает возможность определить ГИС как организованное множество элементов:
Ш8=(орг, М), где орг — оператор организации- М — множество.
3 Аспект множественности свойств и отношений определяет ГИС как множество вещей, свойств и отношений [7]:
018=({т},(п},(г}), где m — вещи- n — свойства- г — отношения.
4 Аспект структурности [2, 3] дает основание рассматривать ГИС как множество
организованных и упорядоченных элементов, образующих структуру и
обеспечивающих определенное поведение в условиях окружающей среды:
GI8=(s, 8 Т, ВЕ, Е), где 8 — элементы- 8 Т — структура- ВЕ — поведение- Е — среда.
5 Аспект взаимодействия ГИС через ее входы и выходы [2] дает основание трактовать ГИС как совокупность множества входов- множества выходов- множества состояний, характеризуемых оператором переходов и оператором выходов:
GI8=(^ Y, Z, H, G),
где Х — входы- Y — выходы- Z — состояния- Н — оператор переходов- G — оператор выходов.
Это определение учитывает все основные компоненты, рассматриваемые в автоматике.
6 Аспект самоорганизации также позволяет дать трактовку ГИС, хотя ГИС является детерминированной системой. В тоже время существует понятие базовая ГИС и адаптивность ГИС [8]. Базовая ГИС является основой, которую создает производитель. Пользователь может адаптировать и изменять базовую ГИС, создавая свою специальную ГИС для решения новых задач. Процесс модификации ГИС под новые задачи и появление новых свойств ГИС можно рассматривать как элемент саморазвития. Такая формальная модель системы оперирует понятиями модели системы F, связи 8С, пересчета R, самообучения FL, самоорганизации FQ, проводимости связей СО и возбуждения моделей JN. Это позволяет строить формализованное описание
GI8=(F, 8С, R, FL, FO, СО, JN).
Такое определение удобно при нейрокибернетических исследованиях.
7 Одно из назначений ГИС — государственное и муниципальное управление. Аспект формального управления дает возможность построить свою модель сложной системы или формальную модель ГИС [2]. Если определение 5 дополнить фактором времени и функциональными связями, то получим определение системы, которым обычно оперируют в теории автоматического управления, которое позволяет дать еще одну формальную модель ИС:
GI8=a, X, Y, Z, Q., V, Л, Ф),
где Т — время- Х — входы- Y — выходы- Z — состояния- Q. — класс операторов на выходе- V — значения операторов на выходе- ц — функциональная связь в уравнении y (t2)= p (x (t1), z (t1), t2) —
Ф — функциональная связь в уравнении z (t2)=ф (x (t1), z (t1), t2).
8 Аспект организационно-технического управления является более сложным, чем
98
Образовательные ресурсы и технологии*2015'1(9)
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
аспект формального управления. Для организационно-технических систем [9] удобно в определении системы учитывать следующее:
где PL — цели и планы- RO — внешние ресурсы-
GIS=(?L, RO, RJ, EX, PR, DT, SV, RD, EF), RR-внутРен™еРесуРсы-Е*- истолнителщ
у ¦& gt-¦>-¦>-¦>-¦>-¦>-¦>-¦>- & gt-¦>- pr — процесс- DT — помехи- SV — контроль-
RD — управление- EF — эффект.
Последовательность определений можно продолжить [2], но главная идея состоит в том, что чем больше аспектов рассмотрения, тем больше параметров описания появляется в определении системы.
Качественной особенностью любой системы, которая отличат систему от подсистемы, является свойство эмерджентности [2, 10]. Используя свойство эмерджентности можно определить ГИС как сложный агрегированный объект [11], свойства которого не сводятся без остатка к свойствам составляющих его дискретных элементов.
Любой компонент ГИС можно рассматривать как самостоятельную систему более низкого порядка. Каждый компонент ГИС описывается своей функцией. Если компонент обладает внутренней структурой, то его называют подсистемой. При полном структурном делении ГИС, как сложная информационная система, рассматривается как совокупность элементов. В работе [12] показано, что элементы могут быть гетерогенны и элементы, как и компоненты, также имеют свою элементарную функцию.
При описании ГИС целесообразно применять наиболее значимые компоненты, влияющие на ее функционирование и сформулировать рабочие описание системы. Поэтому важно рассмотреть основные понятия, характеризующие строение и функционирование ГИС.
Структура является определяющей характеристикой ГИС. Это понятие происходит от латинского слова «structure», означающего строение, расположение, порядок. Структура отражает наиболее существенные взаимоотношения между элементами и их группами (компонентами, подсистемами), которые мало меняются при изменениях в системе и обеспечивают существование системы и ее основных свойств. Структура задается логикой и логическим описанием [13] системы, как совокупность элементов и связей между ними. Структура может быть представлена в виде теоретикомножественных описаний, матриц, графов и других языков моделирования структур.
В зависимости от детальности рассмотрения системы ее можно представить как совокупность взаимосвязанных элементов или как совокупность взаимосвязанных групп элементов, объединенных общими признаками или функциями. Таким образом, структура системы может быть описана с разной степенью детализации или обобщения по способу организации элементов
Согласно теории систем, любая система, независимо от ее природы и назначения существует только в структурированной форме. Структурированность выступает в качестве всеобщего свойства материи — ее атрибута. Именно свойство структурированности, а следовательно, и членимости целостной системы S на части приводит к образованию подсистем Si 1=1, N, компонент — K i=1, L, и элементов e 1=1, M
S = (S 1 kp S i … S п) —
S = (S i kk S i … S n) —
S = (S 1 ke S ,¦ … S n).
Здесь k критерии разбиения на kp — подсистемы, kk — компоненты, ke — элементы. Стереотипно структуру часто представляют в виде иерархии, особенно в тех ситуациях, для которых необходимо решать задачи управления или анализировать отношения принадлежности компонентов и элементов [1]. Иерархическая структура
Образовательные ресурсы и технологии*2015'1(9)
99
НОВЫЕ ТЕ

Статистика по статье
  • 32
    читатели
  • 10
    скачивания
  • 0
    в избранном
  • 0
    соц. сети

Ключевые слова
  • ГЕОИНФОРМАТИКА,
  • GEOINFORMATICS,
  • СЛОЖНАЯ СИСТЕМА,
  • COMPLEX SYSTEM,
  • СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ,
  • SYSTEM ANALYSIS,
  • ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА,
  • GEOINFORMATION SYSTEM,
  • СВОЙСТВА СИСТЕМЫ,
  • PROPERTIES OF THE SYSTEM,
  • ПРИЗНАКИ СИСТЕМЫ,
  • FEATURES OF THE SYSTEM

Аннотация
научной статьи
по кибернетике, автор научной работы & mdash- ЦВЕТКОВ ВИКТОР ЯКОВЛЕВИЧ

Статья анализирует геоинформационную систему как сложную систему. Показано, что системный анализ имеет развитие в геоинформатике. В статье описаны разные аспекты рассмотрения геоинформационной системы. Описаны характерные признаки ГИС: подсистемы, связи, элементы, состояние и взаимодействие

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой