Скопировать ссылку
Субстратный подход – принципиально новая технология, позволяющая оптимизировать управление в любой сфере деятельности. К сожалению, практическое применение этой технологии затруднено по причине её плохого понимания практиками. Чтобы преодолеть эти барьеры автор предлагает компьютерную модель, которая демонстрирует основные моменты применения новой теории при решении сначала только учебной задачи.
Введение
Чтобы понять суть субстратной оптимизации систем, необходимо сначала освоить глобальное свойство любых моделей, которое называется гомоморфизмом. Популярное объяснение этого, достаточно сложного философского понятия проведем с помощью известной каждому школьнику теоремы Пифагора, которая показывает связь между длинами катетов и гипотенузы для любого прямоугольного треугольника. Получается, что эта теорема является моделью любого прямоугольного треугольника, т.к. она реализует корректный поток информации от модели (от формулы Пифагора) к объекту, т.е. к данному конкретному прямоугольному треугольнику. Гомоморфизм модели, в данном случае проявляется в том, что он позволяет по модели получить новую информацию для прикладной конкретной задачи, но ни в коем случае не наоборот. Действительно, если мы захотим, например, узнать площадь этого прямоугольного треугольника (движение в противоположном направлении от объекта к модели), то нам потребуется другая гомоморфная модель, т.е. формула для площади треугольника. Иными словами, каждая гомоморфная модель описывает только некоторую часть моделируемого объекта, не затрагивая другие его части. Точно также, построенная нами и приведенная ниже модель оптимизации управления бизнесом или государством в виде деловой игры Sum_100DN описывает только некоторые особенности этих процессов, но не затрагивая других, имеющих место особенностей управления. Например, вводя понятие целевой функции управления, мы показываем, как ее оптимизировать, т.е. максимизировать или минимизировать путем соответствующей переорганизации только некоторых элементов модели (последовательность принятия и реализацию управленческих решений, числовые значения некоторых моделируемых элементов), не затрагивая другие особенности объекта управления, такие как мотивацию персонала, налоги и т.д. Именно в этом и проявляется колоссальное преимущество субстратного подхода, который позволяет отделить главное от второстепенного при решении данной конкретной задачи и решать ее по частям.
1. Субстратный подход – методологический инструмент преодоления сложности объектов управления
И эта сложность преодолевается путем декомпозиции проблемы, т.е. путем разделения её на части, которое называется анализом и последующим построением новых систем, которое называется синтезом. Какие части мы можем выделить в любой системе управления и как эти части мы сможем моделировать, применяя субстратный подход с целью получения принципиально новой информации, которая нам потребуется для построения оптимальных стратегий управления? Для ответа на эти вопросы приведем следующую последовательность применяемых нами в данном случае теоретических моделей, которые помогут нам глубже понять суть реализуемой технологии оптимизации систем управления:
1. Модель функционирования объекта управления. Эта модель должна быть, с одной стороны предельно проста, т.к. это учебная, демонстрационная модель, но, с другой стороны, она должна обладать достаточной сложностью, чтобы показать методы преодоления сложности реальных объектов управления. В качестве такой модели мы взяли самую простую из известных в настоящее время моделей, это теория арифметики из курса средней школы на примере сложения двух девятизначных чисел столбиком. Кажется, что проще придумать просто невозможно! Идем дальше. Для привнесения сложности в процесс управления мы вводим понятие прямой и обратной задачи в рамках рассматриваемой проблемы моделирования оптимизации управления. Под прямой задачей здесь мы будем понимать процесс нахождения числовых значений параметров, обозначаемых девяти буквами латинского алфавита (см. рис. 1).
Рис. 1. Модель прямой задачи на сложение двух девятизначных чисел
Верхняя строка случайно сгенерированных цифр – это первое слагаемое, вторая строка – второе слагаемое, нижняя строка из девяти букв – это символическое представление суммы. Прямая задача заключается в том, чтобы для каждого набора цифр двух слагаемых определить соответствующие числовые значения букв. Эту задачу решит любой ученик второго класса.
2. Обратная задача сложения двух девятизначных чисел столбиком как субстратная гомоморфная модель качественной оптимизации целевой функции управления
Задача обратная предыдущей представляет уже более сложную систему. На рис. 2 показана таблица цифр, которые описывают предыдущий пример процесса сложения двух девятизначных чисел столбиком. При этом результат сложения показан в нижней строке таблицы.
Рис. 2. Этап построения модели обратной задачи на сложение двух девятизначных чисел столбиком
Цифры слагаемых назначаются случайным образом по закону равномерного распределения вероятности. Заметим, что при генерации этих цифр стоит условный оператор, который не пропускает варианты цифр, при которых нарушается требование девятизначности как слагаемых, так и суммы. Цифры суммы в нижней строке таблицы подсчитываются по правилам арифметики.
Далее каждой цифре случайным образом взаимно однозначно ставится в соответствие буква, которая помещается слева от цифры (рис. 3).
Рис. 3. По очереди каждой цифре случайным образом ставится в соответствие буква во всех строках таблицы
Этот процесс завершается после того, как для каждой цифры таблицы будет назначена соответствующая буква (рис. 4).
Рис. 4. Таблица полностью заполнена взаимно однозначными сочетаниями букв и цифр
После этого цифры убираются и мы получаем обратную модель функционирования нашего объекта управления (рис. 5).
Рис. 5. По данным буквам необходимо ввести цифры в пустые клеточки справа от каждой буквы
3. Компьютерная гомоморфная модель качественной оптимизации комплексной целевой функции управления
На рис. 6 показан экран компьютерной программы Sum_100DN, которая является гомоморфной моделью качественной оптимизации управления бизнесом и государством.
Работает эта компьютерная программа следующим образом. Каждый участник деловой игры, фамилия которого представлена в нижнем окне. В начале тренинга каждый участник получает капитал величиной в 1000 долларов. Задача игрока заключается в том, чтобы максимизировать свой капитал, минимизировать затраченное время на выполнение ходов и минимизировать количество ходов, затраченное на заполнение цифрами всей таблицы. В конце игры автоматически вычисляется комплексная целевая функция управления, которая называется рейтингом и изменяется в диапазоне от нуля до 1,5. Капитал каждого игрока и его рейтинг хранятся в базе данных. Кроме того, капитал каждого игрока высвечивается в окне справа от его фамилии. Каждый игрок делает столько ходов, сколько ему требуется для заполнения всей таблицы, затем право управления процессом переходит к следующему игроку. Перед каждым ходом игрок назначает инвестицию в размере от 1 до 9 долларов, которая называется ставкой и на основании своего инновационного проекта выбирает цифру, ставит ее на выбранное место и нажимает кнопку «Ввод». Это называется входным воздействием на объект управления, который в кибернетике называется черным ящиком. В зависимости от правильности хода программа выдает звуковые эффекты и прибавляет инвестицию к капиталу при удачном ходе и вычитает – при неудачном. Эта реакция объекта управления называется выходом.
Рис. 6. Экран деловой игры Sum_100DN, которая гомоморфно моделирует процесс качественной оптимизации целевой функции управления
Гомоморфизм этой модели заключается в следующем:
- По сложности модель приближается к сложности гомоморфных фрагментов реальных объектов управления, таких, например, как организация и государство.
- Модель описывает процесс соединения функциональных элементов учебной системы в стратегию таким образом, чтобы комплексная целевая функция управления была максимизирована.
- Моделируется процесс возникновения фракталов, которые могут оказывать разное влияние на результаты управления объектом. Эта особенность моделирования описана ниже в разделе посвященном синергетике. Участник тренинга должен выявлять как можно больше фракталов, чтобы приблизиться к оптимальному решению проблемы управления.
- Моделируется процесс достижения системного эффекта, описываемого в общей теории систем и частный его случай – качественной оптимизации комплексной целевой функции управления.
- Моделируются все пять законов кибернетики, науки о наиболее общих законах любого управления. Если человек управляет государством и не владеет законами кибернетики, то такое управление нельзя назвать оптимальным.
- Моделируется процесс достижения системного эффекта путем выявления классов и соответствующих им субстратов согласно субстратному алгоритму достижения свойства целостности.
Оказалось, что обратная задача сложения двух девятизначных чисел столбиком имеет следующие особенности:
- Она достаточно сложна, в чем вы сможете убедиться, приняв участие в деловой игре.
- Поскольку цифры при создании начального варианта модели генерируются случайным образом, то работает закон синергетики о возникновении фракталов под воздействием флуктуаций (случайных воздействий) и аттракторов (закономерностей). Флуктуации обусловлены действием генератора случайных чисел, аттракторы связаны с выполнением законов арифметики о сложении чисел. Игрок должен выявлять фракталы с помощью которых он приближает разрабатываемую стратегию к её оптимальному значению.
- Применяя пять законов кибернетики (закон черного ящика, закон обратной связи, закон эмерджентности, закон внешнего дополнения, закон необходимого разнообразия), мы, тем самым, формулируем новые классы алгоритма субстратной оптимизации и новые субстраты, что приближает разрабатываемую стратегию к её оптимальному варианту. Например, применяя гносеологическую схему, мы привносим сложность в управляющую систему, что опять-таки приближает разрабатываемую стратегию к ее оптимальному варианту.
- На каждом шаге управления путем подсчета и анализа рейтинга мы реализуем функцию контроля в управлении, которая является необходимым элементов любого оптимального управления.
Заключение
Резюмируя сказанное, можно сделать следующие выводы:
- Построена не имеющая мировых аналогов теория качественной оптимизации любых систем и процессов управления в любой сфере профессиональной деятельности. В данной статье приведены примеры применения гомоморфной модели, построенной на основе субстратного подхода в управлении предприятием или государством.
- Важнейшими моментами практической реализации технологии качественной оптимизации систем и процессов управления является владение высшим управленческим персоналом страны теорией моделирования, системным подходом, синергетикой, кибернетикой. Для достижения этого автором разработана, в частности, деловая игра Sum_100DN, которая подробно описана в настоящей статье.
- Настоящую статья представляет собой подробную постановку задачи на примере модели качественной оптимизации систем и процессов управления, что можно рассматривать в качестве входной функции при тестировании. В последующих статьях будет дано подробное описание процесса построения оптимальной стратегии управления описанной моделью.
Завтра же начну субстратифицироваться.
О, ужас, сколько же времени я уже потерял... уже давно бы был субстратом.