Формирование целей управления и модели субъекта для управления сложными системами

Рассмотрим особенности формулировки целей управления сложными системами.

Согласно теории управления для сложной технической системы цель управления задается субъектом управления. Как уже отмечалось, специфика сложных систем состоит в том, что при выборе целей управления этими системами требуется учитывать их свойство внутреннего целеполагания.

В связи с этим цель управления первоначально задается целеполагающим механизмом, который в классической теории управления называется субъектом. В классической теории управления субъектом выступает человек. Субъект-человек задает на качественном уровне вербально и остенсивно цель управления («хочется поехать на дачу»). При этом современные информационные технологии позволяют средствами интеллектуальных интерфейсов и когнитивной машиной графики («Умный дом», «Дополненная реальность», скайповые картинки дачи, маршрутизаторы) отразить эти качественные интенции в виде концептуальных схем, онтологий и синтезировать рациональные концептуальные и семантические модели. Подобные модели, отражающие первоначально качественные представления целей управления, переформулируются в количественные модели («скорость движения», «число оборотов двигателя». .).

Напомним, что в классическом контуре управления цель управления Z = ЧДУ) в простейшем случае количественно задается как некое пороговое числовое значение (которое обозначается термином уставка или установка) С, и управляющее воздействие Z сопоставляется с установкой С (рис. 4.3).

Механизм сопоставления обозначается как где С — установка; Z* — управляющие воздействие.

Можно сказать, что мы сопоставляем управляющие воздействие Z* с установкой С, а результат сравнения указывает количественную меру рассогласования «желания субъекта» с реальным состоянием объекта управления (ОУ). Символьные обозначения просто и наглядно представляют суть количественного процесса описания цели. И вместе с тем для реальных объектов управления (являющихся сложными системами) введенные символы обозначают достаточно емкие математические структуры (функционалы, дифференциальные уравнения, функторы, операторы и т. д.), достаточные для количественного описания как самого субъекта управления, так и тех реальных сложных систем, которыми субъект намеревается управлять.

Рис. 43. Схема обратной связи в контуре управления

Информационные средства, помогающие сформировать многообразие целей и модели субъекта и с их помощью синтезировать адекватную прагматике совокупность целей, в настоящее время получили значительное развитие в рамках направления информатики — юзабилити в виде интеллектуальных интерфейсов и систем интеллектуальных агентов. Для реальных сложных систем может существовать много типов целей (поездка на дачу может преследовать и отдых, и избегание тещи, и свидание), поэтому описание совокупности целей предполагает использование многомерного анализа в векторном (матричном) выражении. Если набор потребностей (специальных ощущений) субъекта представить в виде вектора А, то можно сказать что эти потребности субъекта удовлетворяются по мере реализации цели Z с помощью конкретного управления U = V, которое приводит к изменению состояния объекта управления: А_{ = ^ХР (А₂, V, У). Здесь появляется возможность ввести количественную характеристику — качество цели — p (Z). Таким образом, можно сказать, что термин «цель» — это «предполагаемое» состояние объекта, которое «желательно» субъекту. В символьном представлении.

где V — управление; ф — функция, или функционал, или оператор для получения результатов управления с использованием I, Z; / — информация о желаемом объекте; Z* — требуемое состояние.

Еще раз подчеркнем, что символы А, /, 4^J, Z* обозначают, по сути, алгоритмы и технические средства, позволяющие количественно и логически обоснованно описать процедуру выбора цели субъектом управления сложными системами с использованием современных методов анализа данных (Big Data, Data Mining). Это достигается благодаря аналитическому и графическому представлению многомерных пространств состояний целей, субъекта, объекта и окружающей среды средствами когнитивной машинной графики и многомерного анализа данных.

Напомним что формулировка целей управления как техническая, так и экономическая или природно-ресурсная задача содержит в себе парадокс. Дело в том, что цель определяется с учетом свойств (возможностей) будущего объекта управления (ОУ), а объект выбирается с учетом целей управления. Парадокс формально решается наличием субъекта управления. Именно он формулирует цели управления с учетом возможностей и внутреннего целеполагания объекта управления. Однако такая важная роль субъекта управления требует создания его модели.

Рассмотрим теперь особенности формирования модели субъекта управления.

Модель субъекта управления можно получить, если учитывать прежде всего его количественно описываемые аспекты в рамках общей структуры управления (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Структура взаимодействия субъекта управления и устройства управления.

При этом философский и психологический фон понимания субъекта должен обязательно присутствовать, ибо здесь затрагиваются тонкие аспекты познавательных процессов (когнитивная наука).

Напомним, что одна из задач субъекта управления состоит в том, чтобы эффективно сформулировать цель управления. В настоящее время силами когнитивных паук отчасти удается объективно моделировать прагматическую, эмоциональную и чувственную сферы субъекта в достаточной степени для прояснения механизмов выбора целей управления. Этот важный компонент современных информационных средств представлен такими инновациями, как сотрудничающий компьютер, многоагентные системы и т. п. Успешное применение подобных технологий в экономике отмечено рядом нобелевских премий и получило название когнитивной экономики.

Однако субъект кроме чувств и эмоций обязан учитывать и прагматическую составляющую своего сознания. Поэтому основной составляющей модели субъекта управления являются количественные модели выбора векторов предпочтений субъекта, целей и векторов эффективности управления. Следует учитывать возможность представления в качестве субъекта совокупности экспертов. Для повышения объективности модели субъекта можно использовать методы рангового статистического анализа экспертных мнений. Прагматическая составляющая модели субъекта управления включает в себя и количественную характеристику р, именуемую эффективностью управления, поскольку эффективность управления объекта во многом определяет мотив при выборе вектора целей. Если есть несколько целей {Z*}, то функция эффективности позволяет субъекту сравнивать цели между собой, т. е. возникает возможность выбора оптимальной цели. Для этого в теории систем разработана теория оптимизации по совокупностям качества.

Примером хорошо работающей системы управления является система управления ВМФ США, в которой используется весь комплекс технических средств системотехники и техники управления. Однако несовершенные механизмы выбора цели управления субъектом управления не позволили успешно выполнить задачу управления ВМФ США. Результат — поражение во вьетнамской войне и катастрофа на Ближнем Востоке. В экологии неправильный выбор цели привел к катастрофам с Аральским морем.

Используя количественную характеристику р, в модели субъекта осуществляется выбор оптимальной цели с использованием математических методов поиска оптимума:

1.

Отметим некоторые способы образования меры качества.