Основные положения теории сложных систем

Целенаправленность процесса функционирования КСЗИ является одной из важных ее особенностей, позволяющих отнести СЗЙ к классу сложных информационных систем. Формализа­ции целей функционирования КСЗИ в виде некоторой системы критериев оптимальности либо обобщенного критерия связана с определением всех свойств КСЗИ, оказывающих влияние на достижение цели, введением их количественной меры — системы показателей качества, выбором процедуры редукции, нормализа­ции и скаляризации (свертки) вектора показателей качества и Получением обобщенного критерия оптимальности КСЗИ либо показателя эффективности ее функционирования.

Весомый вклад в создание научных основ формулировки си­нем критериев внесли работы Е.С. Вентцель, Н.П.Бусленко, Б. Р.Левина и др., в которых были сформулированы основные тре-Оонания к системам критериев (адекватность целям, простота, ми­нимальная размерность, возможность аналитического представители и использования эффективных методов исследования) и пимы общие рекомендации по их достижению.

Как и в любой научной дисциплине, в теории систем для обозначения используемых понятий применяется специальная тер­минология. Базовыми понятиями теории систем являются: опе­рации; цель операции; система; задача системы; стратегия; опера­ционная система; операционный комплекс.

Операция — упорядоченная совокупность (система) взаимосвязанных действий, направленных на достижение определенной цели. Применительно к КСЗИ операция — это целенаправленный процесс ее функционирования. Именно наличие обшей цели объединяет множество объектов в систему. Нераздельным атри­бутом операции является конечная ее длительность, называемая операционным временем.

Цель — требуемый (желаемый) исход операции. Пока нет цели, нет и операции. В рамках теории систем предполагается что цель операции — единственная. Операция, преследующая! несколько целей, — это совокупность одноцелевых операций. При этом эффективности отдельных таких операций могут быть разными. Если цели операций взаимосвязаны, то иногда их совокупность может рассматриваться как одна обобщенная цель. Целц считается достигнутой, если путем преобразования функционирующей системой некоторых ресурсов получен соответствующий ее результат (исход операции).

Система — целостное множество (совокупность) взаимосвязанных объектов (предметов — элементов системы).

Сложная система (СС) — система, характеризующаяся множеством возможных состояний, каждое из которых описывается набором значений ее конкретных параметров. СС характеризуется сложным строением и сложным поведением. Все рассматриваемые в теории эффективности системы — сложные. Сложная система КСЗИ — человеко-машинная (эргодическая) система, множество взаимосвязанных материальных объектов (средств и комплексов ВТ, связи, средств зашиты, обслуживав юших их групп людей, документов), непосредственно участвую­щих в проведении операции (функционировании предприятия) я объединенных общей целью (защищенный обмен информацией»

Подсистема (субсистема) — сложная система меньшего масштаба по сравнению с исходной, организационно входящая в последнюю, реализующая самостоятельную операцию, цель которой подчинена цели операции, проводимой исходной системой,! являющейся по отношению к подсистеме суперсистемой.

• Элемент системы — объект, входящий в состав системы, на не имеющий в рамках конкретной операции самостоятельной целя и не подлежащий расчленению на части. Понятия подсистемы я элемента сугубо модельные и в этом смысле условные. Так, одна и та же совокупность объектов может в рамках одной операции) являться элементом, в рамках другой — подсистемой, в рамках третьей — системой или даже суперсистемой. Элементы сложной системы функционируют во взаимодействии, в результате чего свойства сложной системы определяются не только (и не столько) свойствами ее элементов и подсистем, но и характером взаимейдействия между ними, т.е. новыми, так называемыми системными свойствами.

Комплекс — совокупность объектов (систем, подсистем, элементов) различной физической природы, объединенных общей целью, но с менее жесткими, чем в системе, организационными связями

Задача системы - требуемый исход операции, который должен быть достигнут в результате функционирования КСЗИ при ц китом расходе ресурсов, за заданное время и характеризуемый мшнным набором количественных данных. Другими словами, задача — это конкретизированная цель. По-сушеству, цель опера­ции становится задачей системы, если конкретизированы количественные характеристики требуемого результата и отпускаемых и его получение ресурсов и времени. Практически цель опера­ции достигается путем выполнения системой последовательности задач.

Если цель операции сформулирована (задача системы поставлена), то может быть начата разработка альтернативных способов (планов, программ) достижения цели (выполнения задачи). Из набора альтернативных планов наилучший выбирается на основе тех или иных концепций и вытекающих из них принципов, кото­рые формально выражаются в форме критериев (правил сужде­нии).

• Стратегия — определенная организация и способ проведе­нии операции (применения системы связи).

• Результаты операции — совокупность всех ее эффектов (последствий) (рис. 2.1).

Различают операции: положительные и отрицательные; пря­мые и косвенные (побочные). Кроме того, в рамках каждого из блоков данной схемы результаты могут быть однородными и нео­инородными.

• Целевой эффект операции — результат, ради получения которого проводится операция.

• Ресурсы — запасы материи (сырья), энергии, информации, Времени, а также технические и людские ресурсы, необходимые дм" проведения операции и получения требуемого целевого эф­фекта. Ресурсы могут быть классифицированы по структуре и по динамике превращения в целевой эффект.

Положительные результаты (позитивные) - Целевые эффекты (прямые результаты) - Побочные положительные

Отрицательные результаты (негативные) - Расходы ресурсов (прямые результаты) - Побочные отрицательные

По структуре ресурсы делятся на однородные и неоднородные. Однородность ресурсов существенно упрощает исследование опе­рации и ее эффективности, однако подобные операции крайне редки (если вообще есть).

По динамике превращения в целевой эффект различают ре­сурсы: активные и пассивные; динамические и статические; тру­довые — людские и т.д.

• Свойство — объективная особенность объекта, зависящая от его строения и характеризующая отдельную его сторону (аспект).

• Операционная система — совокупность объектов (как мате­риальных, так и нематериальных: информация, время и т.д.), в результате взаимодействия которых реализуется операция.

Операционный комплекс — совокупность объектов, включаю-| щая в себя в качестве элементов операционную систему, суперси­стему и окружающую среду.

Окружающая среда — совокупность объектов, не входящих в операционную систему, непосредственного участия в операции не принимающих, но обусловливающих операционную ситуацию) и оказывающих влияние на ее исход. Каждый исследуемый объект обладает определенными свойствами, обусловливающими его ка­чество.

Квалиметрия — научная область, в которой разрабатываются методологические основы, методы и методики количественного оценивания и анализа качества объектов.

Качество — свойство или совокупность свойств объекта, обусловливаюших его пригодность для использования по назначению. Каждое из свойств объекта может быть описано с помощью некоторой переменной, значение которой характеризует меру интенсивность) его качества относительно этого свойства. Эту меру называют показателем свойства или единичным частным показателем качества (ЧПК) объекта. Уровень качества объекта характеризуется значениями совокупности показателей его суще­ственных (атрибутивных свойств — АС), т.е. свойств, необходимых для соответствия объекта его назначению. Эта совокупность называется показателем качества.

• Показатель качества объекта — вектор, компоненты кото­рого суть показатели его отдельных свойств, представляющие собой частные, единичные показатели качества объекта.

• Критерий оценивания качества — руководящее правило (условие или совокупность условий), вытекающее из принятых (положенных в основу исследования) концепций и принципов оценивания, реализуемое в случае принятия того или иного ре­шения (проектного, организационного, управленческого и т.п.) о качестве исследуемого объекта.

При оценивании качества любого объекта, описываемого я-мерным векторным показателем, реализуется совокупность критериев, каждый из которых в общем случае может принадлежать никому из классов:

классу {G} критериев пригодности;

классу {О} критериев оптимальности;

классу {S} критериев превосходства.

Оценка качества — числовая характеристика показателя качества, получаемая опытным путем или с помощью расчетов (при косвенных измерениях) с использованием модели показателя каша. По определению, качество — это свойство или совокуп­но, и, существенных свойств объекта, обусловливающих его пригодность для использования по назначению. Применительно к целенаправленному процессу подобные его свойства — атрибуты - называются операционными. К ним относятся результатив­ность, ресурсоемкость, оперативность.

Результативность ЦП — характеризуется получаемым в его и результате целевым эффектом. Она обусловливается способностью миграции давать целевой эффект (т.е. результат, ради которого ирннодится операция). Применительно к КСЗИ это свойство опе­рации называется безопасностью.

Ресурсоемкость ЦП — характеризуется расходом операционных ресурсов всех видов (материально-технических, энергети­ческих, информационных, временных, финансовых, людских и т.п.), требуемых для проведения операции и получении целевого

шфекта.

• Оперативность ЦП — характеризуется расходом операци­онного времени, т.е. времени, потребного для достижении цели операции.

• Эффективность — это комплексное операционное свойство не к-иаправленного процесса функционирования системы, характеризуюшее его приспособленность к достижению цели рсштзуемой КСЗИ операции (к выполнению стоящей перед КСЗИ задачи).

Любой показатель эффективности операции должен удовлет­ворять совокупности общих требований, чтобы соответствовать моему предназначению: представительность (адекватность); кри-щчность (чувствительность); комплексность (полнота); стохастич-Носгъ; «простота».

Представительный показатель позволяет оценивать эффек-нншость операции по достижении ее основной (а не второсте­пенных) цели. Цель операции должна находить свое прямое ото-Оражение в показателе ее эффективности. Критичный показатель чувствителен к изменениям исследуемых характеристик. Комплксный (единый) показатель позволяет решать задачу исследова­нии эффективности операции без привлечения других ее характе­рце гик. Стохастичный (вероятностный) показатель позволяет учитывать неопределенность условий проведения операции, обусловленную воздействием случайных факторов и всегда сопутствующую исследованию операции и ее эффективности.

Показатель эффективности должен быть достаточно простых (при необходимой комплексности), чтобы его вычисление и по следующий анализ эффективности операции могли быть реализваны в приемлемые сроки и имели бы наглядную интерпретацию

Всем перечисленным требованиям удовлетворяет показателх эффективности, представляющий собой вероятность достижения цели операции (или вероятность выполнения задачи КСЗИ) P_дц

• Критерий оценивания эффективности — совокупность усло­вий, определяющих цели операции и в соответствии с ними при­годность, оптимальность или превосходство исследуемой операии.