Структурное моделирование. Структурный анализ

Основная цель структурного анализа – исследование на основе структурного моделирования характера и степени проявления структурных свойств объектов, явлений и ситуаций, закономерностей и законов их организации. Результатом процесса структурного моделирования (процесса структуризации) является структурная реконструкция объекта, явления или ситуации в виде соответствующего идеального образа. Структуризация служит основой морфологического (функционального, в частности) анализа. Структурный анализ позволяет получить всесторонний статистический образ объекта исследования.

В процессе структурного моделирования осуществляется структуризация информационного образа наблюдаемой системы.

Наиболее важные задачи структуризации:

· Определение собственных границ анализируемой системы (объекта). Решение данной задачи необходимо для разграничения внешней и внутренней ситуации и, следовательно, для понимания, с какой проблемой, внешней или внутренней, имеет дело Наблюдатель. Ошибочное определение границ системы как объекта управления может привести к значительным ошибкам прогнозирования ее ответной реакции на попытки субъекта управления целенаправленно изменить сложившуюся ситуацию (рис. 2.1.1).

Рис. 2.1.1. Ошибочное прогнозирование ожидаемой реакции
объекта управления, обусловленное ошибочным представлением о его границах

· Определение элементного состава участвующих в ситуации систем (задачи декомпозиции). Решение данной задачи необходимо для определения структурной глубины системы, т.е. для выявления наименьших структурных составляющих (атомов) ее образа.

· Выявление межэлементных связей и отношений (в частности, топологический элементный анализ) и определение характера и мощности указанных связей (топологический анализ связей, в частности). Определение состава и границ подсистем, систем (задача структурной композиции или структурного синтеза). Данная задача решается на основе результатов решения предыдущих задач.

С технологической точки зрения все задачи структуризации можно разбить на три основные группы:

· задачи предварительной реконструкции;

· задачи типизации структурного описания;

· задачи распознавания (узнавания).

В качестве примера структурного описания рассмотрим схему управления обществом. С функциональной точки зрения, очевидно, можно выделить две основные структурные компоненты (рис. 2.1.2).

Представленная схема существенно отличается от классической кибернетической схемы управления, на которой объект управления выступает как нечто пассивное. На данной схеме, помимо каналов прямого непосредственного управления типа «субъект®объект», указаны и каналы обратного непосредственного влияния типа «объект®субъект», а также каналы саморегуляции типа «объект«объект» или «субъект«субъект». Помимо этого, на данной схеме выделены каналы не только непосредственного, но и опосредованного управления типа «субъект®внешнее окружение®объект» или «внешнее окружение®объект®субъект управления» и т.п. На рис. 2.1.2 выделены также каналы возможного функционального влияния различных компонент схемы на характер и интенсивность функционирования информационных каналов и каналов управления. Разделение каналов на каналы управления, информационные и влияния обусловлено различной функциональной ролью последних. При этом управляющие воздействия могут носить информационный характер, но в любом случае их действие прямое, регламентирующее или регулирующее на основе некоторой системы формальных правил (законов, законодательных актов и т.п.). Информационные каналы олицетворяют здесь потоки информации о соответствующих компонентах схемы, и в этом смысле они выполняют функцию информирования (т.е. являются в определенной мере пассивными). Каналы влияния олицетворяют активные воздействия на потоки информации. И в этом плане они являются каналами, реализующими часть функций информационного регулирования и управления.

Рис. 2.1.2. Общая функциональная схема управления человеческим обществом:
– управляющая; – потоки информации;
– каналы влияния; – функции влияния
(ограничения, усиления, ослабления, дополнения, искажения и т.п.)

Таким образом, все компоненты схемы в принципе имеют возможность использования всех каналов воздействия (управления, информирования, влияния). Помимо этого в каждой из компонент протекают активные процессы саморегуляции и приспособления. И в этом смысле при анализе состояния общества и существующих в нем проблем необходимо учитывать указанные процессы и все те возможности управления, информирования и влияния, о которых мы говорили выше.

Детализируя рассматриваемую схему и задавая те или иные функциональные роли ее компонентам, можно провести достаточно объективный анализ возможных угроз благополучному существованию государства и общества (угроз их безопасности). Заметим также, что каналы влияния сами могут находиться под влиянием каналов взаимодействия более высокого уровня. Таким образом, число типов каналов (управления, информирования, влияния и т.д.) может быть в реальной ситуации существенно выше. И степень их закрытости (защищенности) также может быть весьма различной.

Знание структуры исследуемой системы позволяет решать самые разнообразные задачи структуризации ситуаций, возникающих в этой системе. В качестве примера рассмотрим задачу реконструкции профиля предпочтений жителей города на основе структурного анализа результатов интерактивных опросов.

С формальной точки зрения данная задача относится к классу задач распознавания образов. В качестве образа, который необходимо распознать, в данном случае выступает упомянутый выше профиль предпочтений, описывающий распределение общественного мнения на множестве предложенных альтернатив.

Как известно, интерактивные телефонные опросы населения, когда абоненты сами по своей инициативе голосуют по телефону за те или иные альтернативы, часто дают весьма искаженное представление о реальном общественном мнении.

Очевидно, что профиль интерактивно выраженных предпочтений зависит от социальной структуры населения, обеспеченности его телефонами, активности и т.д. Поэтому формально можно записать

, (2.1.1)

где – номер предложений для выбора альтернативы; – номер территории, жители которой участвуют в этом опросе; – номер социальной группы; – отношение плотности распределения телефонов [ ] в социальной группе территории к средней плотности распределения телефонов для этой территории; – отношение телефонной активности граждан социальной группы к средней активности жителей по всем рассматриваемым территориям; – доля граждан группы в населении территории ; – доля граждан группы , которые в принципе могли бы проголосовать за альтернативу k.

,

, (2.1.2)

где – число телефонов в социальной группе i, проживающей на территории j.

Результатом интерактивного опроса является вектор распределения голосов позвонивших на ТВ по альтернативам.

Величина может быть определена путем проведения специального опроса по каждой территории на предмет выявления специальных статусов возможных респондентов. В случае практически полной телефонизации . Величина может быть вычислена таким образом:

, (2.1.3)

где – истинная телефонная активность представителей социальной группы . Величина определяется (оценивается) непосредственно при опросе.

Очевидно, если известны и различны для разных комбинаций индексов , то измеренный в результате телефонного опроса профиль общественных предпочтений (структура общественного мнения) будет отличаться от истинного

. (2.1.4)

Решение задачи реконструкции истинного профиля предпочтений формально сводится к решению системы линейных алгебраических уравнений:

, (2.1.5)

где и считаются известными ( – априорно известны, – апостериори, на основе интерактивного опроса).

Решая систему (2.1.5), можно определить значения , а затем с помощью формулы (2.1.4) вычислить искомую оценку истинного профиля предпочтения .

Очевидно, что решение системы (2.1.5) существует тогда, когда матрица коэффициентов не является вырожденной. Необходимое условие невырожденности этой матрицы – социальная неоднородность территорий (коэффициенты должны быть разными).