Владимир Петров - Законы развития систем

Процесс обработки информации характерен для многих систем, но для систем обработки информации он является главным. Он имеет свои особенности и закономерности.

В этих системах элемент представлен в виде данных(Data — D), действие — функция(Function — F) и знание(Knowledge — K). Модель, включающая Data, Function, Knowledge будем называть DFK.

Методику анализ и преобразования DFK будем назвать DFK-анализ.

В системах обработки информации, мы имеем дело с данными и функциями.

Данные — это часть информации, поступающей в систему.

Функция — это действие по обработке данных в системе.

Знание — это совокупность обоснованной, доказательной, эмпирической и воспроизводимой информации. Главное отличие знаний от данных состоит в их структуризации и активности. Знания доступны вне связи с поступающими данными и задаются во время разработки системы или ее обновления. Появление в базе новых факторов или установление новых связей может стать источником изменений в принятии решений.

7.7.6.5.2. DFK-анализ

Система не управляема, если функция постоянна и не зависит от данных. Этот случай можно представить, как неполный DFK(7.16):

Неполный DFK

Как правило, имеются некоторые предварительные знания , которые могут быть использованы для корректировки функций в соответствии с классом входных данных. Такую модель будем называть полный DFK, простой DFKили DFK.Эту модель можно представить в следующем виде (7.17):

Полный DFK, простой DFK или DFK

Система может адаптировать свои функции путем анализа входных данных и выбора наилучшей стратегии обработки данных. Такую структуру будем называть адаптивным DFK. Она может быть представлена в следующем виде (7.18):

Адаптивным DFK

Эта концепция может помочь исследовать различные системы обработки информации, определять эффективность их работы и выбрать путь для улучшения идеальности таких систем.

Примеры

Рассмотрим систему сжатия данных.

1. Тип входных данных неизвестен. В этом случае, единственным надежным подходом является метод сжатия без потерь. При этом осуществляется относительно низкая степень сжатия. Эта система не использует знаний, поэтому это неполный DFK (7.16).

2. Если тип данных известен (например, изображение или звук), то для этого типа данных может быть использована конкретная схема сжатия (например, JPEG для изображений и MP3 для аудио потоков). Выбранная схема сжатия использует структуру данных, что позволяет осуществить более высокую степень сжатия данных по сравнению с первым примером. Эта схема использует только внешние знания, полученные извне системы, без какого-либо анализа входных данных. Это пример простого DFK (7.17).

3. Наилучшая производительность сжатия может быть осуществлена путем анализа входных данных и определения типа данных (например, фото, рисунок, текст и т. д.). Выбирается наилучший метод сжатия для конкретного типа данных. Эта система использует как внешние знания, полученные извне системы, так и внутренние знания, собранные путем анализа входных данных. Это пример адаптивного DFK (7.18).

7.7.6.5.3.Законы увеличения степени DKF

Системы обработки информации подчиняются закону увеличения степени DKF. Мы сформулировали три закона увеличения степени DKF.

1. Закон многоступенчатой обработки.

2. Закон обработки многих источников.

3. Закон приспособляемости.

4. Закон многоступенчатой обработки.

Закон многоступенчатой обработкигласит: любая система обработки информации, как правило, обрабатывает данные в несколько этапов. Те есть, при увеличении сложности обработки, обработка разделена на несколько этапов. Есть ряд различных причин многоступенчатой обработки:

1. Распределенные системы. Система, в которой обработка информации осуществляется различными компонентами.

Примеры: В глобальной сети информация распределена на многих серверах. Обработка информации осуществляется на серверах и на персональном компьютере клиента.

2. Оптимизационное развитие. Сложные системы делятся на компоненты, так, что каждый компонент может быть разработан и проверен самостоятельно. Минимизация связи между компонентами позволяет развивать систему более эффективно и быстро.

Примеры: практически все системы обработки информации разделены на компоненты, например, программные комплексы разделены на модули, а отдельные программы — на функции.

В соответствии с законом многоступенчатой обработки, простой DFK становится простым многоступенчатым DFK . В простом многоступенчатом DFK каждая стадия обработки не зависит от всех других, только передаются данные. Простой многоступенчатый DFK превращается в согласованный многоступенчатый DFK , в котором частичное количество знаний осуществляет обмен между этапами обработки. Наконец, согласованный многоступенчатый DFK становится общим многоступенчатым DFK . В общем многоступенчатом DFK все знания полностью распределяются между всеми этапами обработки (рис. 7.174).

Рис. 7.174. Закономерность многоступенчатой обработки

1. Простой многоступенчатый DFK. Изображение на веб-странице, делается фотоаппаратом, а представляется на мониторе. Фотоаппарат фиксирует световой сигнал, обрабатывает его и создает файл изображения. Компьютер, представляющий веб-страницу, может дополнительно обрабатывать файл, например, адаптирую цвета и размеры для лучшего представления на мониторе. Фотоаппарат и монитор не обмениваются информацией.

2. Согласованный многоступенчатый DFK. Имеются случаи, когда вместе с информацией включаются и метаданные. Например, цифровой зеркальный фотоаппарат (DSLR) фиксирует необработанное (или частично обработанное) изображение вместе с настройками съемки. Необработанное изображение передается на персональный компьютер, на котором эти параметры используются для завершения обработки изображения и получения окончательной фотографии.

3. Общий многоступенчатый DFK. Алгоритм обработки разделен на подпрограммы, которые могут иметь общую структуру, чтобы содержать все знания. Глобальные знания используются для обработки информации от каждого входа.

Закон обработки многих источников

Закон обработки многих источников гласит: система обработки информации с разными источниками, как правило, обрабатывает несколько источников совместно . Те есть, несколько входов с одинаковыми или различными видами информации, могут совместно обрабатываться, исследуя корреляцию между ними.