Фанидан маърузалар матни

2. Тизимли тадқиқотларда анализ (тахлил) ва синтез (ажратиб олиш). Тизимлар модели декомпозиция асоси сифатида. Декомпозиция алгоритми. Тизимнинг агрегатланиши ва эмерджентлилиги

Тизимларни тадқиқ этишда анализ ва синтез методлари кенг қўлланилади. Анализ методининг мазмун-моҳияти шундан иборатки, бунда тадқиқот объекти фаразда ёки ҳақиқатда таркибий қисмларига ажратилади. Бу ҳолда объектнинг алоҳида элементларининг мазмун-моҳияти, уларнинг боғлиқлиги ва ўзаро алоқалари-таъсирлари ўрганилади. Анализ методидан фарқли ўлароқ, синтез методининг мазмун-моҳияти объектни билиш-ўрганиш, уни яхлит тарзда тадқиқ этиш, унинг қисимларининг ўзаро боғлиқлигини бир бутунликда қарашдан иборатдир.

Анализ ва синтез методлари ўзаро боғлиқ бўлиб, бири иккинчисини тўлдиради.
Анализ натижасида тизим бўлакларига ажратилганлиги сабабли унинг фақатгина хоссалари йўқолибгина қолмасдан (қисмларга ажратилган автомобиль юрмайди), тизим қисмларининг аҳамиятли хоссалари ҳам йўқолади (автомобилдан ажратилган руль бошқармайди). Анализ тизимнинг таркибини аниқлаш ва унинг қандай ишлашини билиш имконини беради, унинг нима учун бундай қилишини аниқлашга эса имкон бермайди. Бу саволга билишнинг синтез методи жавоб беради. Унинг воситасида тизимнинг таркиби эмас, функцияси-вазифаси аниқланади.
Аналитик метод тизимни бир-бирига боғлиқ бўлмаган қисмларга ажратиш мумкин бўлган ҳолларда, яъни суперпозиция тамойили сақланса, яхши натижалар беради.
Тизимларни тадқиқ этишда анализ методи синтез билан, синтез методи эса анализ билан тўлдирилади.
Анализ ва синтез ўз ичига соддароқ операцияларни-декомпозиция ва агрегатланишни қамраб олади. Декомпозициялашда бутун қисмларга ажратилади, аграгетлашда эса қисмлар бутунга бириктирилади. Ушбу операциялар ўз навбатида алгоритмланиши мумкин.
Декомпозициялашда бир бутун - яхлит қисмларга бўлинади, тизим тагтизимларга ажратилади, мақсад-тагмақсадларга, масалалар-тагмасалаларга тақсимланади. Бу жараён яхлитнинг мураккаблигига қараб яна давом эттириши мумкин, натижада дарахтсимон (иерархик) таркибларга эга бўлинади.
Ҳар қандай тизим декомпозициясининг асоси бўлиб унинг модели ҳисобланади.
Тадқиқот объекти, одатда, мураккаб, замф таркибланган ва яхши формаллашмаган бўлади, шу сабабли декомпозициялашни эксперт бажаради. Натижада, улар томонидан қуриладиган дарахтсимон таркибларнинг сифати унинг салоҳияти-иқтидори ва декомпозициялашда қўлланиладиган методикага боғлиқ бўлади.
Эксперт одатда бутунни қисмларда енгиллик билан ажратади, бироқ, таклиф қилинаётган қисимлар тўпламининг тўлиқлиги ва ортиқча эмаслигини исботлашга қийналади. Бутунни декомпозициялашда асос сифатида олинган моделда қанча элементлар бўлса, шунча қисм ҳосил бўлади. Декомпозициялашнинг тўлиқлиги моделнинг мукаммаллигига боғлиқ бўлади.
Декомпозиция бутунни қисмларда уларнинг мансублиги, қарашлилик аломатларини сақланган ҳолда ажратишдир.
Юқорида таҳкидланганидек, тадқиқ этилувчи ёки яратилувчи тизимлар формаль типдаги моделлар орқали ифодаланади; таркиб модели, тузилма модели ва ва таркибий схема кўринишидаги модель. Савол туғилади - декомпозиция асоси қилиб қайта моделни олиш керак? Декомпозиция асоси бўлиб тизимнинг фақат конкрет, мазмунли Модель хизмат қилиши мумкин. Бу модель танланган формаль моделни мазмун-моҳият билан тўлдириш орқали олинади. У формаль модель «образи» бўйича қурилади, лекин айнан унинг ўзи бўлмайди. Бунда декомпозициянинг тўлиқлиги модель-асоснинг тўлиқлиги билан аниқланади, у эса ўз навбатида, формаль моделнинг тўлиқлигига боғлик бўлади.
Тўлиқ формаль моделга мисол бўлиб меҳнат жараёнини анализ қилишда қўлланилувчи, инсоннинг ҳар қандай фаолиятининг марксча схемасини кўрсатиш мумкин (5.4-расм).

5.4-расм. Инсон фаолиятининг умумий схемаси

Унга қуйидагилар киради: фаолият субъекти; ушбу фаолият объекти; фаолият жараёнида қўлланилувчи воситалар; атроф-муҳит; улар орасидаги мавжуд бўлган барча алоқа-муносабатлар. Тўлиқ формаль моделга яна бир мисол бўлиб ташкилий тизимнинг киришлари схемаси хизмат қилиши мумкин (5.5-расм). Бу ерда ихтиёрий элементни олиб қўйиш унинг тўлиқлигининг йўқолишига олиб келади.

5.5-расм. Ташкилий тизимнинг киришлари схемаси.

Тўлиқ формаль моделнинг яна бир мисоли бўлиб маҳсулот ҳаётий циклининг модели ҳисобланади (5.6-расм). Бироқ бундай модель ўта умумий бўлганлиги сабабли конкрет ҳолларда (ҳаётий циклининг босқичлари бўйича) фойдаси камдир. Шу сабабли, ҳаётий циклни босқичлари бўйича қаралганда янада муфассалроқ моделлардан фойдаланиш зарур.

5.6-расм. Маҳсулот ҳаётий циклининг модели

Шундай қилиб, тизим декомпозициясининг тўлиқлигининг зарурий шарти бўлиб унинг формаль моделининг тўлиқлиги ҳисобланади. Оқибатда ҳамма нарса моҳиятли моделнинг тўлиқлигига боғлиқ бўлади. Шу сабабли, моҳиятли моделнинг тўлиқлигини ва кенгайтириш имкониятларини сақлаш учун тизим элементларининг рўйхатини «Ҳамма қолганлари» деб аталувчи ташкил этувчи билан тугаллаш зарур. Бундай ташкил этувчининг мавжудлиги экспертга доимо у бирор муҳим нарсани ҳисобга олмаган бўлиши эҳтимоллигини эслатиб туради.
Тизим декомпозициясининг жараёни кўп поғонали бўлиб, унинг натижасида дарахтсимон таркибга эга бўлинади. Сифат жиҳатидан бундай таркибга иккита қарама-қарши тамойилга эга бўлиш талаб этилади: тўлиқлик (муаммо максималь ҳолда ҳар томонлама ва муфассал қаралиши керак) ва соддалик (бутун дарахт максималь ҳолда ихчам бўлиши зарур-«энига» ва «чуқурлиги бўйича»).
Кўрсатилган миқдорий талаблар орасидаги келишувлар сифат талабларидан келиб чиқади: анализ қилинувчи мураккаб объект саноқли миқдордаги содда объектлар мажмуасига келтирилиши керак, агар бунга эришиб булмаётган бўлса, бартараф этилмаётган конкрет сабабни аниқлаш зарур бўлади ( 5.7-расм).
Одийлик тамойилига кўра дарахтнинг кенглигини қисқартириш лозим (модель элементларининг сони билан аниқланади), шу сабабли энг ихчам модель-асослар олиниши керак. Бошқа томондан, тўлиқлик тамойили ёйилган, муфассал модель-асосларни олишни тақазо этади. Бу ҳолда келишувга аҳамиятлилик тушунчаси ёрдамида эришилади: моделга анализ мақсадига нисбатан ахамиятли компонетларгина киритилади. Ушбу масалалар эксперт томонидан ҳал этилади. Унинг ишини енгиллаштириш учун декомпозиция алгоритмида модель-асосга тузатишлар ва қўшимчалар киритиш имкониятлари кўзда тутилиши шарт. Тузатиш имконияти «Барча қолганлари» компонентасидан фойдаланиб таъминланади, қўшимчалар киритиш эса-йирикларни майдалаш, модель-асоснинг алоҳида элементларини бўлаклашдан иборат бўлади.

5.7- расм. Декомпозициянинг соддалик ва тўлиқлик тамойиллари орасидаги келишувлар схемаси

Биринчидан, декомпозициянинг «чуқурлашиши» шунда тўхтатиладики, бунда шундай натижага эришиладики (таг-тизимлар, таг-мақсадлар, таг-масалалар ва ш.қ), у кейинги бўлаклашни талаб этмайди, яъни содда, тушунарли, таъминланган, бажариладиган натижага эришилади. Бундай натижа элементар деб аталади. Айрим масалалар учун (масалан математик, техник ва ш.қ.) элементарлилик тушунчаси формал аломатигача конкретлаштирилиши мумкин, бошқа масалаларда эса у ноформаллигича қолиб, эксперт томонидан аниқланади.
Иккинчидан, ноэлементлар фрагмент ҳолатида унинг декомпозицияси бошқа, аввал фойдаланилмаган модель-асос бўйича бажарилади, у эса ўз навбатида олдинги моделни аста-секин деталлаштириш йўли билан олинади. Бундай имконият модель-асосга янги элементларни киритиш орқали таъминланади. Янги, аҳамиятли элементлар мавжудларини бўлаклаб олиниши мумкинлиги учун, декомпозиция алгоритмида аввал фойдаланилган модель-асосга қайтиш имконияти кўзда тутилиши шарт. Бунда моделнинг барча элементлари эмас, фақат янги киритилганларигина кўриб чиқилиши керак бўлади.
Алгоритмнинг интеративлилиги унга турли тармоқ-шоҳларда турлича деталлаштирилган моделлардан фойдаланиш имкониятини беради, бунда деталлаштиришни истаганча чуқурлаштириш мумкин бўлади.
5.8-расмда декомпозиция алгоритмининг йириклаштирилган блок-схемаси берилган.
Алгоритмнинг блокларини шарҳлаймиз.
1-блок. Мураккаб муаммони тадқиқ этишда анализ объектини аниқлаш катта меҳнатни талаб этади. Анализ объектини тўғри танлашга кейинги ҳаракатларнинг зарурлиги ва туғрилиги кўп жиҳатдан боғлиқ бўлади.
2- блок. Бу ерда бизнинг ҳаракатларимиз нима учун кераклиги аниқланади. Мақсад тизими сифатида барча анализ амалга оширилувчи тизим намоён бўлади.
3-блок. Ушбу блокда формаль моделлар тўплами ва уларни саралашга оид тавсияномалар ёки экспертга ўзи навбатдаги моделни аниқлаш ҳақидаги мурожаат жамланган бўлади.
4-блок. Бу ерда эксперт томонидан мақсад тизимини ва танланган формаль моделни ўрганиш асосида моҳиятли модель қурилади, унга асосан декомпозиция амалга оширилади.
5-10 блоклар. Ушбу блокларнинг вазифалари декомпозиция алгоритмининг йириклаштирилган блок схемасида етарли даражада аниқ-равшан кўрсатилган.
11-блок. Бу ерда анализнинг яъкуний натижаси дарахт шаклида расмийлаштирилади. Дарахт шохларининг яъкуний фрагментлари бўлиб элементлар фрагментлар ёки эксперт томонидан мураккаб бўлсада, кейинги бўлаклашнинг имконияти йўк бўлган фрагментлар ҳисобланади.

йўқ
йўқ ха

5.8-расм. Декомпозиция алгоритмининг йириклаштирилган блок-схемаси.
Кўриб чиқилган дкомпозиция алгоритмининг блок-схемаси ўта йирикдир. Унинг вазифаси ушбу алгоритмнинг асосий ғоясини тушунтиришдан иборат. Формаль операцияларни янада конкретлаштириш учун алгоритмда ёйилган блок-схемадан фойдаланилади.


3. Агрегатлаш – кўплаб элементларни бир бутун яхлитга бирлаштириш ва элементларнинг ушбу тўпламида муносабатларни ўрнатишдир.
Элементлар тўплами қандай ташкил этилиши ва ушбу тўпламда қандай муносабатлар ўрнатилишига қараб агрегатлашнинг жуда ҳам кенг масалалари йиғиндиси ҳосил бўлади. Натижада агрегат номини олган элементларнинг турли мажмуалари пайдо бўлади. Тизимли тадқиқотларда қуйидагилар типик агрегатлар ҳисобланади: конфигуратор, агрегат-операторлар, агрегат-тузилмалар.
Конфигуратор – ўрганилаётган тизимни ифодалувчи турли тиллар тўплами бўлиб, ушбу муаммо бўйича тизимли тадқиқотлар ўтказиш учун етарли ҳисобланади.
Агрегатлашда кўп ҳолларда ҳал этиладиган масалалардан бири иш жараёнида зарур бўлган кўплаб маълумотлар мажмуасини агрегат-операторга келтириш ҳисобланади. Бундай ҳолда агрегатлашнинг ўлчамини қисқартириш хусусияти биринчи даражали вазифа бўлиб қолади (агрегат қисимларни қандайдир яхлит, бутун, алоҳидага бирлаштиради.)
Агрегатлашнинг энг содда усули- агрегатланувчи элементлар орасида эквивалентлик муносабатини ўрнатиш, яъни синфларни ташкил этишдир.
Таснифлаш –умуман инсон фаолиятида ва хусусан тизимли тадқиқотлардаги муҳим ва кўпфункцияли ҳодиса ҳисобланади. Бу ҳолдаги ўта муҳим амалий масала- у ёки бу конкрет элементнинг қайси синфга мансублигини аниқлашдир.
Агар синфга мансублилик аломати бевосита кузатилувчан бўлса, таснифлашда айтарли қийнчиликлар туғилмайди. Шундай бўлса ҳам, таснифлашнинг тўғрилиги, ишончлилиги ҳақида савол пайдо бўлади.
Агар синфга мансублик аломати бевосита кузатилмаса, таснифлашнинг мураккаблиги кескин ортади ва у билвосита аломатлар агрегати бўлиб ҳисобланади.
Синфларга агрегатлаш самарали бўлсада, тугал, аниқ тадбир эмас.
Агрегатлашнинг муҳим шакли бўлиб, айниқса синтез босқичида, агрегат-тузилмаларни ташкил этиш ҳисобланади. Ҳар қандай реал тизимда бизнинг ҳоҳишимиздан фарқли ҳолда, лойиҳаланганларидан ташқари кўплар бошқа кўзда тутилмаган, лекин элементларнинг бир тизимда бирлаштиришнинг табиатидан келиб чиқувчи муносабатлар ўрнатилади ва ишлай бошлайди. Шу сабабли тизимни лойиҳалашда унинг таркибларини барча аҳамиятли муносабатларга бериш муҳимдир. Бошқа муносабатларда тузилмалар ўз-ўзидан, стихияли тарзда вужудга келади.
Ҳар қандай тизимнинг лойиҳасида қанча миқдордаги ифодалаш тиллари унинг конфигураторига киритилган бўлса, шунча миқдордаги тузилмаларни ўз ичига олган бўлиши керак.
Барча агрегатлар учун битта умумий хосса – эмержентлилик характерлидир. Тизилмаларнинг ушбу хусусияти шуни англатадики, бутун- яхлитнинг хоссаси уни ташкил этувчи қисмларининг хоссалари йиғиндисидан иборат бўлмайди.
Қисмларни бутун-яхлитга бирлаштирганда сифат жиҳатидан янги нарса пайдо бўлади, яъни янги сифат вужудга келади.
Ушбу янги сифат тизим ички яхлитлигининг намоён булишдир, демак у бутун қанча муддат мавжуд бўлса, шунча муддат мавжуд бўлади. Эмерджентлилик хоссаси расман тан олингандир. Масалан, ихтирога берилган аризаларнинг давлат экспертизаси ўтказилишида маълум элементларнинг аввал маълум бўлмаган янги бирикмаси, агар у янги фойдали хоссаларнинг пайдо бўлишига олиб келса, патентга лаёқатли (яроқли) деб ҳисобланади.