Download
1 / 28
280 likes | 403 Vues
Základy zložitosti, teórie systémov a ich súvis s rozhodovaním. =. Cvičenie 6 z predmetu RaZ Časť ZLOŽITOSŤ. Čo je systém?. Systém je: účelovo definovaná množina prvkov a väzieb medzi nimi. Čo je prostredie systému?. Systém má vymedzenú časť v priestore, ktorá je
E N D
Základy zložitosti, teórie systémov a ich súvis s rozhodovaním = Cvičenie 6 z predmetu RaZ Časť ZLOŽITOSŤ
Čo je systém? • Systém je: • účelovo definovaná množina • prvkov a • väzieb medzi nimi.
Čo je prostredie systému? Systém má vymedzenú časť v priestore, ktorá je od ostatných objektov oddelená: • reálnou alebo • virtuálnou hranicou.
Identifikácia systému a jeho prostredia Zem – systém Vesmír – prostredie Podstatné je vnímanie systému podľa cieľa (objektu) skúmania
Vlnovo časticový dualizmus • Dvojaký spôsob pojednávania o elementárnej častici • Vlna • Častica • Základ teórie kvantovej fyziky a mechaniky StephenHawking A. Einstein WernerHeisenberg
Otvorený systém Otvorené systémy sú permanentne v interakcii s prostredím, čo zabezpečuje ich stabilitu a výkonnosť. Prevažná väčšina technických, biologických a sociálnych systémov sú označované ako otvorené systémy.
Uzavretý systém Uzavreté systémy sú udržiavané vnútornými silami aneinteragujú s inými systémami. Zvyčajne sú označované aj ako izolované systémy. Správanie sa izolovaného systému je možné vysvetliť len na základe popisu jeho vnútorných síl (vnútorného stavu).
Biologický rast (Bertalanffyho štúdia) kde: L(t) - aktuálna hmotnosť, L(0) - počiatočná hmotnosť, Lmax - horná hranica rastu, "k" - koeficient rastu, "t" - čas.
Kauzalita a jej vlastnosti • Definuje ich typ vzťahov medzi udalosťami v zložitom systéme. • Čím je systém zložitejší, tým sa v ňom vyskytujú zložitejšie väzby a druhy kauzalít. • Mieru zložitosti systému ovplyvňuje aj počet aj komplexnosť väzieb.
Lineárna kauzalita • Príčina predchádza výslednému efektu - ; sekvenčný charakter udalostí, • priame spojenie príčiny avýsledného efektu (dôsledku), • má jasne definovaný začiatok akoniec, • pozorovaním výsledného efektu je možné dopátrať sa kjednej príčine, • jedna príčina vyvoláva jeden výsledný efekt ; viaceré príčiny alebo výsledné efekty menia lineárnu kauzalitu na domino kauzalitu.
Domino kauzalita • Sekvenčný vývoj výsledného efektu včase, • rozšírený lineárny charakter, ktorý vyúsťuje do priamych alebo nepriamych výsledných efektov, • zvyčajne má jasne definovaný začiatok akoniec, • môže obsahovať vetvenie udalostí, čo znamená, že môže obsahovať viacero príčin aviac efektov pričom aj tieto sa môžu následne vetviť, • pomocou pozorovania udalostí vjednotlivých vetvách je možné dospieť ktzv. „kmeňovej príčine“ (resp. príčinám), • presnosť predikcie výsledného efektu predpokladá voľbu hĺbky (úrovne vetvenia) do ktorej sa má efekt sledovať. Voľba nízkej úrovne vetvenia vedie kneočakávanému efektu.
Cyklická kauzalita • Udalosť Aovplyvní dominovým spôsobom ďalších „N“ udalostí, pričom efekt N-tej udalosti spätne ovplyvní udalosť A. (výstup ovplyvňuje vstup), • má opakujúci sa charakter, • obsahuje spätné väzby, • sled udalostí vcykle môže mať sekvenčný alebo zbiehavý charakter (viacero udalostíústi do menšieho množstva udalostí), • zvyčajne nemá jasne definovaný začiatok ani koniec (je možné dopátrať sa kpočiatočnému efektu alebo príčine ale riešenie prvej udalosti je náročné alebo nerealizovateľné– t.j. problém typu „Skôr bola sliepka alebo vajce?“).
Špirálová kauzalita • Sled udalostí má charakter cyklickej kauzality stým, že dochádza kzosilneniu alebo zoslabeniu predošlého efektu (efektov) včase, • má opakujúci sa charakter, • sled udalostí vhlavnom cykle má sekvenčný charakter so spätnou väzbou na predošlú udalosť, • často krát má jasný začiatok akoniec, • je náročné predpokladať výsledky neskorších spätno-väzobných efektov počas skorších spätno-väzobných slučiek.
Vzťahová kauzalita • Udalosti, medzi ktorými je vzájomná kauzalita vyvolajú výsledný efekt, • zvyčajne ide oporovnanie dvoch premenných (príklad misky váhy), • medzi zdrojovými udalosťami môže byť: rovnováha, ekvivalencia, podobnosť alebo rozdielnosť, • ak sa zmení jedna zudalostí, zmení sa aj vzťah medzi udalosťami, t.j. zmení sa aj výsledný efekt, • ak sa zmenia obe udalosti ale zachová sa medzi nimi vzťah, tak sa výsledný efekt nezmení.
Vzájomná kauzalita • Dve udalosti sa navzájom ovplyvňujú, • výsledný efekt môže byť pozitívny alebo negatívny pre obe udalosti alebo pozitívny, či negatívny pre jednu zudalostí, • príčiny aefekty majú často zbiehavý charakter ale môžu byť aj sekvenčné, • môžu mať formu udalostí alebo vzťahu včase (napr. cudzopásnosť v biológii)
Charakter jednoduchých systémov Jednoduché systémy sú charakteristické nasledovnými znakmi: • Jedna príčina vyvolá jednu reakciu. • Malá príčina vyvolá malú reakciu. • Predvídateľnosť. • Tieto vzťahy je možné charakterizovať jednoduchými formami kauzality, t.j. lineárnou, cyklickou alebo vzájomnou. • platí koncept tzv. „zdravého rozumu“, ktorý uplatňuje hypotézu „jedna akcia vyvolá jednu reakciu“. • Na základe tohto konceptu fungoval fundamentálny prístup v tradičných technických smeroch, resp. v medicíne. „Zdravý rozum“ priamo nepredpokladá, že závislosť medzi príčinou a reakciou je lineárna (nevylučuje ani lineárnu závislosť) ale označuje túto závislosť za logickú a ľahko predpokladateľnú.
Charakter jednoduchých systémov • Jednoduchým binárnym reťazcom je napríklad „01010101“, kde môžeme pozorovať periodicitu. • Pre takýto reťazec môžeme stanoviť hypotézu kontinuity, čo znamená, že ďalší vývoj reťazca vieme predpokladať. • Naopak, pre rýdzo náhodnú sériu binárnych znakov, by sme takúto hypotézu stanoviť nemohli. • Napriek tomu väčšina vzorov, s ktorými sa v bežnom živote stretáme nie sú jednoduché ani rýdzo náhodné.
Charakter zložitých systémov NEORGANIZOVANÝ NEPREHĽADNÝ ZLOŽITÝ Zložité systémy (ZS) je možné charakterizovať niektorými ich typickými znakmi: • Hierarchická štruktúra, • spätná reťazová reakcia, s cyklickou alebo špirálovitou kauzalitou, • časté logické paradoxy, nezvyčajná štruktúra cyklov udalostí, • výskyt porúch, atypických situácií a náročná resp. nemožná predvídateľnosť, • dynamika. Zložité systémy je možné pozorovať v každodennej sfére bežného života. Jedná sa predovšetkým o biologické, sociologické, spoločenské, psychologické, technické, fyzikálne a iné systémy, ktoré fungujú na princípe samoregulácie alebo sú regulované (vyžadujú riadiaci zásah z vonka).
Príklad zložitosti Zapnutie jedného vypínača pošle signál obrovskej energetickej sieti. Na konci distribučnej sústavy elektrickej energie je množstvo elektrárni, ktoré sú naším odberom o extrémne malé množstvo viac zaťažené. Pre tieto každodenné potreby ľudí produkujú elektrickú energiu. Navyše ide ešte o obchod s elektrinou na svetovom trhu a rôzne dohody o spolupráci, vyrovnávaní strát v sieti a zachovaní stability v energetickej sústave. To znamená, že proces, kým dôjde elektrická energia k žiarovke v domácnosti je veľmi zložitý problém.
Príklad zložitosti Komplexnosť tohto systému narastá ak vezmeme do úvahy, že každý systém musí spotrebúvať vstupy a vytvárať výstupy. Väčšina svetových zdrojov elektrickej energie, resp. energie vo všeobecnosti pochádza zo zemských zdrojov, ktorých dobývanie vykazuje taktiež sociotechnický charakter. Je samozrejmé, že výstupy produkované výrobou elektrickej energie nie sú len v podobe úžitkovej energie ale pôsobia aj na odpady z výroby elektrickej energie z makro pohľadu ale taktiež z mikropohľadu môžu tvoriť aj odpady zo spotreby elektrickej energie napríklad elektrické zváranie spôsobuje uvoľňovanie spalín, produkuje sa zbytkové teplo, svetlo a.i.
Príklad zložitosti - adaptivita Sociotechnické systémy sa vyznačujú predovšetkým vysokou mierou adaptivity. Regulovanie a riadenie zložitých globálnych systémov je realizovaná na základe princípu samoregulácie, kde je tok udalostí sledovaný väčšinou na základe princípu "kolektívneho dobra". To znamená, že elementárne časti systému sa prispôsobujú systému tak, aby pri raste zložitosti systému bol systém stabilný, čo znamená, že sa sleduje v prvom rade zachovanie celistvosti (integrity) systému. V prípade, že sa novovzniknutá elementárna časť nedokáže adaptovať dochádza buď k jej deštrukcii alebo izolácii od pôvodného sociotechnického systému. Adaptivita je vo všeobecnosti chápaná ako vzor správania, ktorý umožňuje systému logicky kontrolovať svoju vnútornú štruktúru a zabezpečuje trvalú udržateľnosť. Na pochopenie fungovania zložitého systému je nevyhnutné vnímať konečný (cieľovo-orientovaný stav) systému a jeho úlohy z viacerých uhlov pohľadu a využívať rôzne formalizmy pre popis javov, ktoré sa v ňom dejú
Rozhodovanie a zložitosť V prípade bežného každodenného rozhodovania je možné hovoriť o zložitom probléme, ktorého zložitosť časom exponenciálne narastá. Vývoj takéhoto rozhodnutia v čase je možné vizualizovať rozhodovacím stromom, z ktorého je jedna vetva realita (viď. Biela vetva obr). Ostatné alternatívy, pre ktoré sa rozhodovateľ nerozhodol teda tvoria tzv. alternatívne reality (Červené – sivé vetvy na obr. 1). Znázornenie rozhodovacieho stromu teda umožňuje v praxi s určitou pravdepodobnosťou predikovať výsledok (resp. dôsledok/efekt) rozhodnutia.
