Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

По отношению к манёвру вектор целей — функция времени, т.е. идеальная траектория и хронологический график прохождения контрольных точек на ней. Множество допустимых векторов ошибки — коридор допустимых отклонений от идеальной траектории с учетом отклонений по времени в прохождении контрольных точек на идеальной траектории.

Манёвр может быть и условно устойчивым, то есть замкнутую систему удаётся перевести в конечное состояние с приемлемой точностью, но возмущающие воздействия (в том числе конфликтное управление) в процессе маневра плохо предсказуемы до его начала; вследствие этого траектория перехода должна корректироваться в ходе маневра с учётом реальных отклонений. Манёвр может быть завершён при условии, что в течение перехода возмущающие воздействия не превысят компенсационных возможностей замкнутой системы. Это же касается и ситуации конфликтного управления одним объектом со стороны нескольких субъектов.

Примером такого рода условно устойчивого манёвра является любое плавание эпохи парусного флота «из пункта А в пункт Б»: совершить переход — шансы есть, но об аварийности, сроках и маршруте можно говорить только в вероятностном смысле о будущем и в статистическом смысле — о прошлом. Политика также даёт множество примеров такого рода условно устойчивых манёвров.

То есть, безусловно устойчивый манёвр имеет вероятность успешного завершения, обусловленную возмущающими воздействиями на замкнутую систему в его ходе, равную единице, которая однако может быть сведена к нулевой вероятностной предопределённости низкой квалификацией управленцев¹. Вероятность приемлемого завершения условно устойчивого манёвра подчинена объективно вероятностным предопределённостям возмущающего воздействия, характеристикам объекта, а субъективно — высокая квалификация субъекта-управленца может вытянуть до единичной предопределённости низкую вероятность осуществления условно устойчивого маневра.

В этой формулировке под «возмуща­ю­щим воздействием» следует понимать как внешние воздействия среды, включая и конфликты управления, так и внутренние изменения (поломки и т.п.) в замкнутой системе. Этот пример также иллюстрирует соотношение понятий «устойчивость в смысле ограниченности отклонений» и в смысле предсказуемости поведения.

К манёврам перехода предъявляются разные требования, но наиболее часто предъявляется требование плавности, безударности, т.е. отсутствия импульсных (ударных) нагрузок на замкнутую систему в процессе её движения по идеальной траектории манёвра с допустимыми отклонениями в пространстве параметров. В математической интерпретации это требование эквивалентно двукратной дифференцируемости по времени вектора состояния замкнутой системы и наложению ограничений на вектора-произ­вод­ные («скорость», «ускорение») во всём пространстве коридора допустимых отклонений на протяжении идеальной траектории. Снятие этого требования — перенос задачи управления в область приложений теории катастроф.

Теория катастроф рассматривает процессы, в которых плавное изменение параметров системы прерывается их скачкообразным изменением (предсказуемым или заранее неизвестным), после чего система оказывается в другом режиме существования или разрушается.

Этот скачок теория называет «катастрофой» (далее катастрофа в кавычках — именно в этом смысле), что в большинстве случаев практических приложений правильно, поскольку ударный характер нагрузки на замкнутую систему может её повредить, разрушить или быть неприемлемым по каким-то иным причинам. Сама теория «катастроф» родилась из обобщающего анализа реальных катастроф в их математическом описании. Режим, в котором оказывается система после «катастрофы», может быть предсказуем — либо однозначно, либо в вероятностно-статистическом смысле, либо непредсказуем.

Типичный пример явлений, изучаемых теорией «катастроф», — переход колебательного процесса из одной потенциальной ямы в другую потенциальную яму: так в шторм корабль испытывает качку относительно одного устойчиво вертикального положения — нормального: днищем — вниз, палубой — вверх. Плавное увеличение амплитудных значений крена при качке может привести к внезапному опрокидыванию корабля кверху днищем в течение интервала времени менее полупериода качки (секунды) в процессе усиления шторма, обледенения и т.п. Но и опрокинувшийся корабль может не сразу же пойти ко дну, а может ещё длительное время оставаться на плаву кверху днищем, по-прежнему испытывая качку относительно своего другого, также устойчиво вертикального положения, но уже не нормального.

«Неплавная» траектория может быть проекцией вполне «плав­ной» траектории, лежащей в пространстве параметров большей размерности, в подпространство меньшей размерности. Область потенциально устойчивого по предсказуемости управления в пространстве параметров вектора состояния по отношению к конкретной замкнутой системе — объективная данность. В ней лежит множество объективно возможных траекторий манёвров; и множество объективно невозможных. Во множестве объективно возможных траекторий можно выделить подмножество траекторий, на которых лежат точки «катастроф». Это могут быть точки нарушения двукратной дифференцируемости по времени вектора состояния; точки превышения ограничений, налагаемых на вектора-произ­вод­ные; точки изменения меры предсказуемости (например, точки ветвления траекторий в вероятностном смысле); точки на границах между двумя потенциальными ямами и т.п.

Если рассматривать сказанное по отношению к железнодорожному транспорту страны, то: область потенциально устойчивого управления — вся территория государства; множество объективно возможных маневров — существующая сеть железных дорог. Множество объективно невозможных — всё, где нет рельсов и где невозможно по техническим причинам проложить рельсы или построить стрелочные переводы для изменения направления движения. Точки катастроф — неисправные пути и стрелочные переводы, слишком крутые повороты и негабаритные места, непроходимые для некоторых видов подвижного состава и локомотивов и т.п. — то есть это реальные возможности катастроф. По отношению к каждому из видов груза железнодорожные узлы — точки ветвления их траекторий в вероятностном смысле.

Этот пример хорошо показывает соотношение всех перечисленных категорий, но сами «катастрофы» теории катастроф в нём представлены только реальными катастрофами железнодорожного транспорта. Далее, чтобы не путаться в катастрофах в кавычках и без кавычек, мгновенную потерю управления — в смысле теории «катастроф» — мы будем называть срыв управления.

Причины срывов управления могут быть самые различные и могут лежать на любом из этапов полной функции управления.

Две любые точки в пространстве параметров, описывающих замкнутую систему (два вектора состояния), могут соединять более чем одна траектория. Среди этих траекторий могут быть траектории, отвечающие требованию плавности, и траектории, хотя и не проходящие через точки срыва управления, но по которым «жёстко ездить» из-за превышения ограничений, налагаемых на вектора-произ­водные. Возможны ситуации, когда все траектории, соединяющие начальный и конечный вектора состояний, проходят через точки срыва управления. Но чаще приходится сталкиваться с тем, что неквалифицированные управленцы, потеряв управление и зная о способности управляемой ими иерархически организованной системы к самовосстановлению управления в некотором режиме после включения в процесс иных её уровней организации, начинают дурачить головы доверчивым простакам ссылками на «тео­рию катастроф» и «шоковую терапию». Чаще других этим грешат политиканы. Для них точки «катастроф» — точки, в которых обнажается их несостоятельность в качестве управленцев.

В действительности же следует исследовать геометрию области предполагаемого маневрирования на предмет её полного включения в область потенциально устойчивого управления. Если же какие-то фрагменты области предполагаемого маневрирования содержат в себе точки срыва управления, выпадают из области потенциально устойчивого (при необходимом качестве) управления по причине много-связности¹ области, отсутствия её выпуклости и т.п., то такие зоны необходимо исключить и пролагать траектории маневров в обход них (и точек срыва управления в частности).

Именно этим занимаются все квалифицированные навигаторы: зная осадку корабля, при подходе к берегу, на навигационной карте они проводят границу района, запретного для маневрирования из-за малости в нём глубин. Кроме того, курс пролагается по возможности вдали и от одиночных опасностей: затонувших судов, скал и т.п. В те же времена, когда составлялись первые карты, в незнакомые районы под всеми парусами тоже никто не совался: шли с осторожностью, делая непрерывно промеры глубин; иногда корабль лежал в дрейфе или стоял на якоре, а промеры делали со шлюпки.

Манёвр перехода из одного балансировочного состояния в другой, отвечающий требованию плавности, если позволит время, распадается на три периода:

• выход из балансировочного режима,

• установившийся манёвр (сам балансировочный режим, но с другим вектором целей),

• вхождение в новый балансировочный режим.

13. Процессы в суперсистемах: возможности течения

13.1. Понятие о суперсистемах

Теперь, после достаточно подробного ознакомления с понятийным и терминологическим аппаратом теории управления, перейдем к описанию процессов управления и самоуправления в суперсистемах и их иерархиях.

Под суперсистемой мы понимаем множество элементов, хотя бы частично функционально аналогичных в некотором смысле друг другу. «Аналогия» и «подобие» в контексте настоящей работы — не синонимы. Аналогия предполагает возможность прямой замены одного другим; подобие (полное или частичное) предполагает только идентичность процессов, протекающих в разных объектах, при их описании в общей для них системе параметров, лишённых их реальной размерности.

Аналогия предполагает определение некоего набора качеств, которыми обладают объекты, аналогичные именно в смысле избранного набора качеств. Объекты, обладающие более узким или более широким набором качеств, чем определённый, принадлежат к другому классу объектов, хотя они являются тем не менее, частичными или более широкими (объемлю­щи­ми) аналогами объектов рассматриваемого класса, распознаваемых по вполне определённому конечному набору качественных признаков. Благодаря частичным и объемлющим аналогам все классы объектов, распознаваемые по любому набору качественных признаков, взаимно проникают один в другой, сливаясь в понятии «Мирозда­ние».

Таким образом, суперсистема — множество элементов, хотя бы частично функционально аналогичных друг другу в некотором смысле и потому хотя бы отчасти взаимозаменяемых. Кроме того, все её элементы самоуправляемы (или управляемы извне) в пределах иерархически высшего объемлющего управления на основе информации, хранящейся в их памяти; каждым самоуправляемым элементом можно управлять извне, поскольку все они могут принимать информацию в память; каждый из них может выдавать информацию из памяти другим элементам своего множества и окружающей среде и потому способен к управлению, и (или) через него возможно управление другими элементами и окружающей средой; все процессы отображения информации как внутри элементов, так и между ними в пределах суперсистемы и в среде, её окружающей, подчинены вероятностным предопределённостям, выражающимся в статистике.

В самом примитивном случае суперсистемой является гибкое автоматическое производство вместе с персоналом. Мироздание в целом также является суперсистемой. Благодаря объемлющим и частичным аналогам Мироздание предстает в качестве объемлющей суперсистемы по отношению ко множеству взаимно вложенных суперсистем со структурой, изменяющейся в каждый момент времени, а кроме того, — и определяемой разными субъектами по разным наборам признаков (то есть с виртуальной структурой). Взаимная вложенность суперсистем предполагает существование элементов, одновременно принадлежащих к нескольким суперсистемам. Виртуальность структур предполагает существование элементов, в разные моменты времени принадлежащих к разным суперсистемам, и как следствие предполагает существование структур, внезапно появляющихся и исчезающих, как пузыри на лужах при дожде.

В зависимости от организации интеллект может быть внешним по отношению к суперсистеме; им может обладать набранная из безинтеллектуальных элементов суперсистема в целом или подмножество элементов в ней; им могут обладать отдельно взятые элементы суперсистемы, причем необязательно все; один (или многие) элементы суперсистемы могут обладать внутри своей структуры элементами, также обладающими интеллектом.

Но, если рассматривать полную функцию управления, приводящую к появлению суперсистемы, интеллект всегда присутствует либо в самой суперсистеме, либо в объемлющем, иерархически высшем по отношению к ней управлении.

Поэтому, где это неважно, вопрос о локализации интеллекта будем обходить молчанием. Сопряжённым интеллектом будем называть интеллект, осуществляющий самоуправление суперсистемы как единого целого в пределах иерархически высшего объемлющего управления вне зависимости от его локализации по отношению к суперсистеме. Это может быть внешний по отношению к безинтеллектуальной суперсистеме интеллект (как в случае материальной базы гибкого автоматизированного производства), может быть интеллект, присутствующий в суперсистеме, а также и интеллект, порождённый самой суперсистемой некоторым образом.

Суперсистемы могут быть косные, то есть устойчиво существующие в некотором балансировочном режиме, пока существуют слагающие их элементы, и суперсистемы, исчезающие с исчезновением элементов.

Могут быть суперсистемы с возобновляемой элементной базой, но также устойчиво существующие в течение жизни нескольких поколений элементов в некотором балансировочном режиме.

Могут быть и эволюционирующие суперсистемы, которые в момент своего появления, сами и их элементы, обладают, во-первых, некоторым запасом устойчивости по отношению к воздействию на них окружающей среды; а во-вторых, некоторым потенциалом развития своих качеств за счёт изменения организации как внутри суперсистемы, так и внутри её элементов. После завершения такого рода процесса освоения потенциала развития суперсистемы и её элементов изменяется характер взаимодействия суперсистемы со средой и внутренняя организация процессов в суперсистеме, что сопровождается возрастанием запаса устойчивости суперсистемы по отношению к давлению среды и (или) ростом производительности (мощности воздействия) суперсистемы в отношении среды.

Процесс освоения потенциала развития может охватить несколько поколений элементной базы суперсистемы, а может завершиться в течение времени существования одного поколения. По завершении этого процесса суперсистема существует некоторое время в некоем балансировочном режиме отношений со средой либо как косная, либо как суперсистема с возобновляемой элементной базой. При этом она может стать основой для суперсистемы следующего поколения или иерархически высшей суперсистемы. Нас далее будет интересовать процесс освоения потенциала развития суперсистемы.

13.2. Освоение потенциала развития

Рассмотрим суперсистему, введённую в некую среду ради неких целей, непосредственно после начала процессов её адаптации к среде и освоения потенциала развития. Среда в данном контексте — процессы, с которыми имеет дело суперсистема: которые воздействуют на неё и на которые воздействует она сама. Объективные процессы могут представлять интерес для субъекта, ведущего управление, либо как материальные (в частности, энергетические) процессы, либо как информационно-алгоритмические, либо в обоих качествах. Поэтому и среда может представать либо в качестве материальной, либо в качестве информационно-алгоритмической, либо в обоих качествах. Это ведёт к возникновению двух видов обособленности и/ или локализации суперсистемы в целом, её фрагментов и элементов в матрице предопределения бытия (мере) Мироздания, характеристики которых могут изменяться с течением времени.

Во-первых, имеет место пространственная локализация. При этом понятие «пространство» можно определить, как информационную характеристику материальных объектов Вселенной, отражающее в личную, субъективную частную меру их взаимную вложенность и упорядоченность по иерархическим ступеням Вселенной сообразно матрице предопределения бытия Мироздания. Примером такого рода неоднозначного субъективизма восприятия локализации являются модели солнечной системы — гелиоцентрическая и геоцентрическая.

Во-вторых, имеет место информационная локализация. Под этим понятием имеется в виду характеристика информационных объектов¹, отображающая в субъективную меру управленца их взаимную вложенность и иерархичность безотносительно к материальным носителям, на которых записана информация, также сообразно матрице предопределения бытия Мироздания.

Приведём пример изменения информационной локализации. Один редактор всё разобъяснит в предисловии к книге, а другой — в послесловии, хотя его текст может отличаться только названием «предисловие» или «послесловие». Другой ту же информацию рассыплет по множеству сносок и примечаний по самому тексту книги. Читатель, воспринимая информацию из книги, создаст в своей субъективной мере новый вариант и пространственной, и информационной локализации записей и изменит свою субъективную меру.

Характеристики

Список файлов реферата