Анализ       Справочники       Сценарии       Рефераты       Курсовые работы       Авторефераты       Программы       Методички       Документы     опубликовать

Розділ 4 Математичний опис розв’язуваної задачі




Скачать 123.26 Kb.
НазваниеРозділ 4 Математичний опис розв’язуваної задачі
Дата01.10.2014
Размер123.26 Kb.
ТипДокументы
1. /3/teor/Висновки.doc
2. /3/teor/Вступление.doc
3. /3/teor/Додаток А.doc
4. /3/teor/Додаток Б.doc
5. /3/teor/Додаток В.doc
6. /3/teor/Доклад.doc
7. /3/teor/Реферат.doc
8. /3/teor/Роздел1.doc
9. /3/teor/Роздел2.doc
10. /3/teor/Роздел3.doc
11. /3/teor/Роздел4.doc
12. /3/teor/Роздел5.doc
13. /3/teor/Роздел6.doc
14. /3/teor/Роздел7.doc
15. /3/teor/Содержание.doc
16. /3/teor/Сокращения.doc
17. /3/teor/Список литературы.doc
18. /3/teor/титульник.doc
Інформації в базі даних. Розроблено систему перегляду та друку інформації про літературу І самої літератури. Розробити систему армб орієнтовану на роботу в ком-п`ютерній мережі, де велика кількість користувачів одночасно працює з одним сервером бази даних
Цей процес особливо активізувався на рубежі 1970-1980-х рр у зв'язку з появою й інтенсивним поширенням персональних електронно-обчислювальних машин
В.Є. Ходаков розробка автоматизованої інформаційної бібліотечної системи спільного факультету. Автоматизоване робоче місце бібліотекаря
Початковий код програмного продукту
Доклад Шановні голова та члени державної екзаменаційної комісії, дозвольте представити вашій увазі дипломний проект на тему: "Розробка автоматизованої інформаційної бібліотечної системи спільного факультету.
Задача побудови автоматизованої інфомаційної бібліотечної системи Херсонського державного технічного університету
Розділ Огляд базових концепцій організації автоматизованих інформаційно-бібліотечних систем
Розділ Організація пошукових систем в автоматизованих електронних бібліотеках
Розділ Концептуальна модель дипломного проекту 1 Постановка задачі
Розділ 4 Математичний опис розв’язуваної задачі
Розділ 5 Опис програмного продукту 1 Вибір мови програмування
7. 1 Аналіз умов праці
2. 1 Пошук розподіленої інформації
Балашов Е. П., Пузанов Д. В. Проектирование информационно-управляющих систем

Розділ 4 Математичний опис розв’язуваної задачі
4.1 Формальне представлення бібліотечно-інформаційних систем. П’ятивузлова мережна модель
Розглянемо бібліотеку як комунікаційну і соціальну систему, призначену в першу чергу для інформаційного обслуговування конкретного кола користувачів і забезпечення їх необхідними документальними ресурсами.

Основу діяльності і розвитку любої бібліотеки в цьому контексті визначає її головна складова (компонента) – бібліотечний фонд, який дозволяє визначити один із видів класифікації бібліотек по складу та призначенню фонду: універсальні, наукові, технічні, патентні та ін. Кожен із цих типів припускає класифікацію другого рівня: наприклад, наукові бібліотеки розподіляються на природничо-наукові, гуманітарні, медицинські, сільськогосподарські і т.д.

Аналіз систем класифікації та типізації бібліотек не є предметом реального дослідження; взагалі поки що немає єдиної класифікаційної схеми із врахуванням усіх можливих вертикалей та горизонталей. Більш того, побудова такої схеми як однозначно ідентифікаційної графічної чи табличної структури, можливо, і не вдається завершити через динамічний розвиток бібліотек, розширення їх функцій і видів діяльності та поступової універсалізації їх технологій і видів обслуговування.

Приклад зі складністю класифікації та типізації бібліотеки наведений для ілюстрації того, що навіть на зовнішньому рівні (по відношенню до внутрішньої структури бібліотеки як до складної системи) виникають проблеми системного характеру, які визначаються складністю формалізації та ідентифікації параметрів класифікації бібліотеки.

Вводимо основні поняття в компонент бібліотеки (бібліотечно-інформаційної системи) як складної системи на першому рівні структуризації.

  1. Документи або документна компонента (ДК): видання та видавнича продукція, незалежно від виду носія яка входить в співвідношення з профілем комплектування в фонд даної бібліотеки.

  2. Користувачі компонента користувача (КК).

  3. Працівники бібліотеки (П): різні категорії та професії персоналу бібліотеки, тобто ті людські ресурси які забезпечують її діяльність в рамках кола її функцій і задач.

  4. Інформаційна компонента (ІК): довідково пошуковий апарат, інформаційні системи і бази даних по фонду бібліотеки в традиційному або в комп’ютерному вигляді.

  5. Інфраструктура: органи і апарат керування, приміщення книгосховища, комп’ютери, системи зв’язку, автомобілі, інше технічне, технологічне, офісне і допоміжне обладнання, необхідне для забезпечення роботи персоналу і обслуговування користувачів (Б).


4.2 Схема міжбібліотечної взаємодії
Сукупність та взаємозв’язок всіх п’яти елементів утворює функціонуючу систему – бібліотеку.

Формалізацію описання і функціонування АІБС як складної системи, дослідження проводились в рамках декількох формальних апаратів, але частіше схилялись до систем масового обслуговування. Тому, далі досліджуються мережі масового обслуговування, які є більш адекватними моделями для складних систем, зображених апаратом теорії масового обслуговування, але з багатьма внутрішньо системними зв’язками. Цей апарат був вибраний для формалізації та моделювання бібліотек, бібліотечних процесів, бібіотечно-інформаційних мереж по таким причинам:

  1. Випадковий у часі характер надходжень запитів користувачів по різним каналам і по часу обслуговування в відомих умовах стабільно монотонних середніх характеристик в цілому дискретно недетермінований характер процесів бібліотечно-інформаційного обслуговування зручно представимо формальним апаратом теорії масового обслуговування (ТМО);

  2. Наявність структурно складного організаційно-функціонального устрою та різноманіття технологічних зв’язків бібліотечно-інформаційних мереж не дозволяє адекватно представити їх в рамках класичних моделей ТМО;

  3. Мережі масового обслуговування, являючись структурами ТМО, додатково включають всі необхідні формальні елементи представлення як внутрішньої організації складно структурних бібліотечно-інформаційних мереж, так і їх місця в структурі бібліотечно-інформаційної мережі на зовнішньому рівні.

З врахуванням обґрунтування мережної структури представлення як внутрішньо бібліотечної організації, так і схем міжбібліотечної взаємодії, модель першого рівня структуризації бібліотеки як системи зручно представити в вигляді мережі масового обслуговування (графічно – в вигляді закінченого орієнтованого циклічного графа)(див рис.4.1).

Вершини графа визначають функціональні структурні компоненти системи; множина {αij}, i, j = дк, кк, б, р, ік інформаційно-функціональних технологічних зв’язків описує динаміку взаємодії таких різнорідних, але рівноправних з точки зору системоутворення компонентів. Циклічні зв’язки показують сукупність зовнішніх зв’язків (ЗЗ), підкреслюючи відносну незалежність кожної компоненти системи у зовнішньому середовищі.

Слід відзначити, що з точки зору кількості та видів компонент першого рівня структуризації в теорії не сформовано єдиної думки і продовжується полеміка дослідників пропонуючи різні схеми.


Мал. 4.1 Мережна структура бібліотеки як системи: перший рівень структуризації
Кожен із основних компонентів системи, сам являється окремою системою (підсистемою в рамках єдиної системи - бібліотеки) і, навпаки, може утворювати інші підсистеми з компонент свого та інших рівнів. Це одна із ознак складної системи, і поряд з різнорідністю компонентів, їх відносної незалежності і розгалуженістю внутрішніх та зовнішніх зв’язків він обґрунтовує представлені бібліотеки як складні системи. Наприклад, бібліотечний фонд (БФ), який складається із документів які зберігаються і надходять до бібліотеки являється з одного боку зовнішньою по відношенню до ДК підсистемою куди входять елементи ІК і Б; з другого боку БФ, може бути частиною другої системи, якщо мати на увазі систему фондів групи бібліотек або розподілений фонд по видовій чи галузевій ознакам. Крім того, кожна компонента першого рівня структуризації може бути представлена своїм графом структуруючи тим самим другий рівень і т.д. (наприклад, ДК книги, серійні видання, багатотомники, періодичні видання та другі елементи). Різноманітність виникаючих при цьому горизонтальних та розподілених зв’язків утворюють інші функціонально обґрунтовані підсистеми.

Досліджуючи бібліотеку як складну систему, вивчають передусім зв’язки та відношення між основними компонентами які визначаються в сукупності бібліотечних процесів (БП). Ми розглядаємо бібліотеку як бібліотечно-інформаційну систему ще й тому що роль та значення ІК досить вагома і постійно підвищується особливо в умовах автоматизації.

Розглянуті основні принципи автоматизації і побудови АІБС, комплексів і мереж інваріантні відносно типу, призначення та функції бібліотеки як об’єкт автоматизації, і визначають бібліотеку як складну систему, функціонування якої базується на єдності та взаємодії п’яти основних компонент.

4.3 Збір, аналіз і обробка потоків даних в бібліотеці
Збір і обробка потоків даних, визначаючих бібліотеку як функціонуючу систему, слідує проводити з використанням математичних методів і в першу чергу апарату математичної статистики і теорії масового обслуговування (ТМО). Аналіз потоків даних являється, крім того, необхідним елементом моделювання, так як види і параметри потоків даних необхідно закладати в модель для отримання необхідних оцінок. Збір, обробка і аналіз реальних даних функціонування бібліотеки, крім моделювання, дає необхідні кількісні оцінки для варіантів програмно апаратурного забезпечення АІБС. Ці процедури зберігають свою важливість та значимість і на етапі експлуатації АІБС, так як являються основою слідуючого майбутнього вдосконалення та модернізації діючої системи.

Математичні методи збору аналізу та обробки вихідних і циркулюючих потоків даних, засновані на апараті математичної статистики були запропоновані для інформаційно-обчислювальних систем та мереж і перенесені на дослідження бібліотечно-інформаційних потоків. В принципі детальне дослідження циркулюючих в бібліотечно-інформаційних системах потоків даних займались недостатньо, хоча окремі дослідження проводились в Росії.

Виділяють наступні основні потоки і типи даних, які визначають функціонування бібліотеки як системи:

  1. Потік запитів користувачів на будь-які документи по кожному із М-каналів обслуговування з деякою інтенсивністю λj(1), j = 1, M;

  2. Потік запитів користувачів на конкретні назви документів по будь-якому каналу обслуговування з інтенсивністю λj(2), j = 1, N, де N – число назв документів в фонді;

  3. Прогнозований користувацький запит з інтенсивністю λi для кожного i = 1, L спланованого для включення в фонд документа, де L – плановане число назв документів, призначених для включення в фонд;

  4. Час обслуговування запитів користувачів (час відсутності документа в фонді) tji, де j = 1, M, i = 1, N, M, N – вже визначені раніше;

  5. Потік користувачів, відвідуючих бібліотеку (АІБС) безпосередньо, з інтенсивністю λi(3), i = 1, K1;

  6. Потік віддалених користувачів λi(4), i = 1, K2, в принципі може ділитися на підпотоки λik(4), в залежності від обраного способу доступу (TCP/IP, X.25, dial-up, електронна пошта та ін.); K1, K2 – декотрі граничні „счетные пределы” числа користувачів;

  7. Потік документів циркулюючих в системі:

  • поточних надходжень в фонд з інтенсивністю v1;

  • ретроспективних надходжень в фонд з інтенсивністю v2;

  • видалених із фонду (рекомплектованих) з інтенсивністю v3;

  • приймаючих участь в обслуговуванні з інтенсивністю v4(j), j = 1, M – кількість каналів обслуговування, ;

  • переміщених із фонду по другим причинам (виставки, реставрація і т.д.) з інтенсивністю v5;

  1. Час обробки поступаючих в фонд документів де – час обробки на кожному етапі технологічного шляху, k – кількість етапів (підпроцеси, операції);

  2. Інші потоки і часи визначені на окремих бібліотечних процесах і технологічних лініях, які мають спеціальне (локальне) значення.


При вдосконаленні уже діючої автоматизованої системи виникають нові, непритаманні раніше бібліотеці потоки і дані, аналіз котрих також важливий при розробці модернізованого програмно апаратурного і технологічного забезпечення АІБС. Але ще більш важливою є необхідність спрогнозувати ці потоки на етапі проектування. До них відносять:

  • термінальні потоки запитів від локальних та віддалених користувачів;

  • потоки запитів до зовнішніх АІБС від користувачів даної АІБС;

  • потоки запитів до зовнішніх бібліотечно-інформаційних Інтернет-серверів (виділяється окремо);

  • потоки даних і часи обробки для технологій корпоративних систем.

Є цілий ряд відомих розподілень потоків та часів обслуговування, які як правило, носять теоретичний характер, так як практично завжди існує похибка оцінки. Разом з тим для цілей моделювання та аналізу можливих альтернативних технологій та шляхів побудування АІБС доречно використовувати відомі розподілення. Наприклад, ряд досліджень, проведених в Росії показали добру апроксимацію часу обслуговування запитів користувачів експоненціального розподілення; для багатьох статистичних вибірок по потоку запитів користувачів і потоку користувачів, чіткої картини сходимості до відомого імовірного розподілення знайти не вдалося.

Тим не менш, при наступних етапах побудови моделей та моделювання вибирається наступна стратегія аналізу та використання статичних даних:

  1. При використанні імітаційного моделювання в модель закладаються дані статистичного аналізу без прив’язки до відомих теоретичних розподілень. Для збору цих даних в неавтоматизованому режимі роботи бібліотеки використовуються традиційні методи: врахування та аналіз запитних листків користувачів, кількість користувачів які регіструються в чергових залах каталогів і т.д. Для збору даних на етапі вдосконалення діючої АІБС використовується програмно-апаратурні методи збору та аналізу даних;

  2. При використанні аналітичних моделей, які в більшості випадків являються моделями теорії масового обслуговування, розподілення вхідних потоків, як правило приймається пуасоновським, а розподілення часу обслуговування і обробки – експоненціальним. Вибір даних імовірних законів як апроксимація реальних випадкових розподілень, крім загальноприйнятого прийому аналітичного спрощення, може бути обґрунтовано, по-перше, тим, що дані апроксимації являються оцінками для більш напружених режимів обслуговування; по-друге, в ряді випадків вибіркові перевірки показують непротиріччя даних розподілень реальним даним, а умови стаціонарності, ординарності і відсутності наслідків задовільно вписуються в бібліотечні потоки; по-третє, в рамках людино-машинного типу АІБС похибка вихідного результату моделювання внаслідок статистичного розузгодження реального та модельного розподілення в значної мірі невелюється вольовою участю людини на етапі прийняття завершальних управлінських рішень.


4.4 Моделювання як метод аналізу проектуємої і модернізуємої АІБС
Моделювання як дослідження проектуємих або діючих систем використовується в основному в двох випадках. По-перше, для аналізу і оцінки можливостей майбутньої проектуємої системи, коли проведення натурного експерименту або неможливе, або дуже дорого коштує. По-друге, для аналізу варіантів модернізації діючої АІБС, коли натурні експерименти дуже трудоємні і не менш дорогі (наприклад, для оцінки оптимального перерозміщення фонду в умовах нової технології легше „програти” варіанти на моделі, чим рухати фонд; це ж стосується і зміни топології локальної обчислювано мережі). Моделювання також допомагає ефективній реалізації ряду основних нижче наведених принципів розробки, зокрема прикладного програмного забезпечення та побудування нової технології АІБС, вибору апаратурного забезпечення.

Сутність методу моделювання полягає в тому, що в реальній системі (процесу, об’єкту) ставиться в невідповідність деяка математична модель яка відображає в рамках обраного математичного апарату основні структурно-функціональні і динамічні якості реальної системи. Існують реальні види моделей; як показують дослідження, для структурованих систем (в тому числі і для бібліотечно-інформаційних) застосовують переважно стохастичні моделі, зокрема моделі ТМО і їх різновид – моделі масового обслуговування.

Існують два основних видів моделювання: аналітичний та імітаційний. В бібліотечно-інформаційних дослідженнях та на практиці більш розповсюдженим виявився останній, із-за більшої простоти та зручності реалізації за допомогою ЕОМ (наприклад, з використанням спеціальних мов моделювання, зокрема GPSS). Розглядаючи моделювання як метод аналізу бібліотечних систем, необхідно відмітити два аспекти:

  • моделі які використовуються повинні бути адекватні своїм бібліотечним аналогам, а розрахунки не повинні бути громіздкими і трудоємними;

  • метою проведеного моделювання повинен бути пошук рішень орієнтованих на покращення параметрів функціонування бібліотечно-інформаційної системи.



4.5 Модель керування формуванням БФ
Запропонована модель характеризує керування технологічними процесами формування фонду на першому (макро) рівні ієрархічної системи керування фондом.



Мал. 4.2 Мережна структура керування формуванням БФ
На даному малюнку прийняті скорочення: П — планування, Р — регулювання, О — організація, К — контроль (функції керування), К — керування в групах процесів формування фонду; {аij} — безліч інформаційно-технологічних зв'язків, що описує динаміку функціонування процесів формування фонду і керування ними в залежності від типу і призначення бібліотечно-інформаційної системи.
4.6 Керована система масового обслуговування як модель оптимального бібліотечного комплектування.
Для одержання рекомендацій з оптимального комплектування за критерієм мінімізації середнього часу чекання запиту в черзі розроблена оптимізаційна модель на базі моделі ТМО з застосуванням схеми нелінійного динамічного програмування (приклад комбінованої стохастично-детермі-нованої моделі) у виді керованої системи масового обслуговування з чеканням (мал. 4.3).



мал. 4.3 Схема побудови гібридної моделі визначення оптимального числа екземплярів по кажній назві документа, який планується включити у фонд
На даному малюнку прийняті скорочення: Тсер — середній час чекання запитів у черзі, ni; — число екземплярів, i-ї назви, що комплектуються, niopt – оптимальна екземплярність комплек-тування.

Аналітична модель ТМО дозволяє одержати у формульному виді вираження для середнього часу чекання запитів у черзі у виді:

, де – канали обслуговування, λі— інтенсивність потоку запитів на і-ту назву документа сі — вартісні параметри, рі — завантаження системи, ti— час обслуговування і-ї назви, ni — экземплярність комплектування і-ї назви.

Це вираження вибирається у виді нижченаведеної цільової функції задачі оптимізації, у якій визначається

при , ,

де G — вільний обсяг для збереження документів, C — наявна сума на комплектування. Оптимiзацiйна модель дозволяє вибрати сукупність значень рекомендуємої екземплярності, комплектування ni; для кожної і-ї назви документа, який планується для включення у фонд бібліотеки. Використовувався метод динамічного програмування для рішення задач нелінійного цілочисленного програмування.

У ряді інших робіт автором були побудовані аналітичні й імітаційні мережні моделі й отримані методики і схеми розрахунку для наступних параметрів:

–оцінки точності прогнозованих значень частоти читацького попиту на документи, що знову здобуваються у фонд бібліотеки, (аналітична модель регресійного аналізу);

–вибору оптимального алгоритму автоматизації попереднього замовлення закордонних видань для великої науково-технічної бібліотеки (графічна модель у виді формально-логічної блок-схеми);

–оцінки розподілу і трансформації апріорної й апостеріорної бібліографічної інформації в автоматизованій системі зведеного каталогу (статистична модель);

–аналізу і вибору архітектури центрального вузла автоматизованої розподіленої бібліотечно-інформаційної мережі (статистична модель). Подальше обґрунтування вибору моделей мереж масового обслуговування для аналізу бібліотечно-інформаційних систем і формалізації бібліотечно-інформаційних технологій проведено автором і в інших роботах.



Разместите кнопку на своём сайте:
Документы




База данных защищена авторским правом ©kiev.convdocs.org 2000-2013
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Похожие:
Документы