Введение к работе
Актуальность исследования. Радикальные и быстрые социальные перемены в современной России активно влияют на эффективность научно-технической политики в стране. Одним из основных принципов осуществления государственной научно-технической политики является интеграция научной и образовательной деятельности работников, аспирантов и студентов образовательных учреждений высшего профессионального образования (ОУ ВПО), а также научно-исследовательских учреждений (НИУ), на основе различных форм их участия в научных исследованиях и экспериментальных разработках. Поскольку ОУ ВПО и НИУ по своей сути являются интеллектуальными организационными системами (ОС), то в дальнейшем используется этот термин. Известно, что уровень организации и результативности научной деятельности ОС, в настоящее время, не в полной мере соответствует современным тенденциям развития науки, требованиям федерального законодательства и руководящих документов по организации научной деятельности ОС. Недостаточно разработана база новых математических методов моделирования научно-исследовательской деятельности ОС, что затрудняет решение проблемы повышения эффективности ОС. Следовательно, дальнейшие комплексные исследования в данной области являются актуальными.
Анализ функционирования интеллектуальных ОС позволяет сделать вывод
о том, что их эффективность напрямую зависит от качества функционирования
творческого коллектива, рассматриваемого как подсистема (ПС) в составе
организационной системы ОС. Данный факт ставит перед исследователями
проблему повышения качества функционирования ПС, что, в свою очередь, требует развития теории и практики синтеза технологий, позволяющих учитывать характерные параметры ПС, обеспечивающие требуемое качество функционирования ОС.
В свою очередь, любая подсистема состоит из совокупности эргатических элементов (ЭЭ), обладающих определёнными выходными показателями. Понятно, что качество функционирования ОС зависит, в частности, ог численного состава ПС.
При определенных достоинствах функционирования современных интеллектуальных ОС их деятельность связана с рядом существенных недостатков, не позволяющих эффективно использовать имеющийся потенциал ПС, основными из них являются: недостаточное внимание к исследованию соотношения выходных эффектов фундаментального и прикладного характера в интеллектуальной ОС; невыявленность отличий в функционировании ОС прикладного и фундаментального характера; невыявленность параметров ПС, определяющих их потенциальный выходной эффект, и, как следствие, невозможность использования этих параметров в целях регулирования выходного эффекта ПС.
Основной причиной указанных недостатков является недостаточная глубина комплексных исследований, направленных на формирование выходного
эффекта интеллектуальной ОС, включающих исследования по определению соотношения выходных эффектов фундаментального и прикладного характера в интеллектуальной ОС; учёта различий в функционировании ОС прикладного и фундаментального характера, дифференцированных выходных эффектов ПС в зависимости от их характерных параметров, соотношения ЭЭ в составе ПС и специфики функционирования ЭЭ. Как следствие указанных причин - отсутствие практических рекомендаций, направленных на повышение выходного эффекта ПС, учитывающих её характерные параметры.
Таким образом, существует практическая проблема, заключающаяся в том, что реально наблюдаются различные выходные эффекты ПС в составе интеллектуальной ОС, однако неясно, за счёт каких параметров ПС возникает это различие. Определение параметров ПС и использование их в целях регулирования выходного эффекта ПС в составе ОС может обеспечить повышение эффективности интеллектуальной ОС в целом.
В связи с этим проблемная ситуация может быть определена как противоречие между: различием в принципах функционирования интеллектуальных ОС фундаментального и прикладного характера и недостаточной развитостью математических моделей, учитывающих это различие; различием выходных эффектов ПС в составе ОС и невыявленностью параметров ПС, обусловливающих эти различия; между существующей зависимостью выходного эффекта ПС от количественного соотношения ЭЭ в ПС и тем, что эта зависимость не выявлена и не используется в реальных системах в целях регулирования выходного эффекта ПС; между фактом генерации качественно новых выходных эффектов в ОС фундаментального характера и отсутствием математических моделей, описывающих появление новых выходных эффектов.
Разрешение проблемной ситуации требует решения научной задачи. Она заключается в необходимости разработки комплексной модели интеллектуальной ОС, адекватно учитывающей различие в принципах функционирования ОС фундаментального и прикладного характера; определения показателей ПС, обусловливающих их выходные эффекты, выявленые зависимости выходного эффекта ПС от количественного соотношения ЭЭ в ПС с целью повышения эффективности функционирования ОС, а также в разработке математических моделей, описывающих появление качественно новых выходных эффектов в ОС фундаментального характера.
Объектом исследования является интеллектуальная ОС.
Предметом исследования являются математические модели интеллектуальной ОС на основе технологии исследования систем с памятью.
Целью исследования является повышение эффективности функционирования интеллектуальной ОС за счет разработки её комплексной математической модели и применения методических рекомендаций, полученньк в результате проведения математического моделирования функционирования ОС.
Достижение цели исследования осуществлено применением эволюционного подхода к моделированию функционирования интеллектуальной ОС и применением при исследовании предметной области разработанных
моделей, позволяющих обосновать методические рекомендации по повышению эффективности ОС, а также решением задач:
анализа и применения эволюционного подхода к проблеме повышения эффективности функционирования ОС;
разработки комплексной модели интеллектуальной ОС, включающей: мягкую математическую модель соотношения выходных эффектов фундаментального и прикладного характера в интеллектуальной ОС; структурные и математические модели функционирования ОС фундаментального и прикладного характера, математическую модель максимальной численности ПС; математическую модель функционирования ПС, включающую определение показателей ПС и разработки методики их расчета; математическую модель генерации новых выходных эффектов элементом ЭЭ;
разработки методических рекомендаций, направленных на повышение эффективности ОС
В работе были использованы следующие методы исследования: математического моделирования; аналитического решения нелинейных дифференциальных уравнений; численного решения дифференциальных уравнений с запаздывающим аргументом; вычислительного эксперимента. Общим подходом для решения поставленных задач являлся системный подход.
Достоверность результатов обусловлена глубоким анализом научной литературы, посвященной вопросам функционирования сложных интеллектуальных организационных систем и вопросам их моделирования; применением современного математического аппарата моделирования, в частности, аппарата дифференциальных уравнений с запаздывающим аргументом; верификацией полученных моделей на частных практических примерах, а также широкой апробацией результатов исследования в публикациях и выступлениях перед научной общественностью.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
1 Разработана комплексная модель интеллектуальной ОС, включающая: мягкую математическую модель соотношения выходных эффектов фундаментального и прикладного характера, отличающуюся установлением соотношения между темпами прироста выходных эффектов разного характера; структурные и математические модели функционирования ОС прикладного и фундаментального характера, отличающиеся наличием звена запаздывания в модели ОС фундаментального характера, обеспечивающего возможность генерации отложенных во времени выходных эффектов; математическую модель максимальной численности ЭЭ в составе ПС, отличающуюся расчётом максимального числа информационных связей между ЭЭ в составе ПС; математическую модель функционирования ПС, отличающуюся расчётом повышения эффективности ПС на основе варьирования её параметрами; математическую модель генерации теоретических знаний эргатическим элементом ЭЭ, отличающуюся наличием решений в виде детерминированного хаоса, возникающего на фоне накопленной в ЭЭ памяти.
2. Определены параметры ПС, а именно - коэффициент функционирования К, время запаздывания Тз и коэффициент эффективности К„ -учет которых обеспечивает повышение качества математического
моделирования для решения прикладных проблем, связанных с исследованием ОС.
Практическая значимость исследования заключается в разработке методических рекомендации по обеспечению повышения эффективности функционирования интеллектуальной ОС. Разработанные математические модели позволили сформулировать требования к методическому обеспечению процесса функционирования СЭ и всей интеллектуальной ОС. Результатьг диссертационного исследования использованы при решении практической задачи - разработки процедур поэтапного выполнения научно-технических проектов и отражены в Итоговом отчете по проекту Разработка процедур поэтапного выполнения проектов АВ1ДП «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008) в соответствии с бюджетным законодательством». - М.: ГНМЦ.2008-128с.
На защиту выкосятся следующие новые научные результаты:
-
Структурные и математические модели функционирования интеллектуальной ОС фундаментального и прикладного характера.
-
Математическая модель функционирования ПС на основе выявления параметров ПС и разработки методики их определения, включающая математическую модель максимальной численности ПС.
3 Математическая модель процесса генерации новых выходных эффектов
элементом ЭЭ подсистемы ПС на основе дифференциальных уравнений с
запаздывающим аргументом.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 10 печатных рабог, из них - 3 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования РФ для публикации основных научных результатов диссертаций.
В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: анализ структуры математических моделей функционирования интеллектуальной ОС фундаментального и прикладного характера [9]; анализ предметной области, с применением эволюционного подхода [1, 3, 10]; моделирование функционирования ОС [2,4].
Апробация работы. Научные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: межведомственной научно-технической конференции «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных технических систем» (г. Серпухов, 2006); 5-ой Международной научной конференции «Хаос и структуры в нелинейных системах. Теория и эксперимент» (г. Астана, 2006); 7-ой Международной междисциплинарной конференции «Современные проблемы науки и образования» (г. Симеиз, 2006); открытом Международном научно-методическом семинаре «Интеллектуальная и творческая одаренность. Междисциплинарный подход» (Прага, 2006); 49-й научной конференции МФТИ (г. Москва, 2006); XI Международной конференции серии «Нелинейный мир» (г. Пущино, 2006); Международной конференции «Путь в будущее - наука, глобальные проблемы, мечты и надежды» (Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН, 2007); Четвертых Курдюмовских Юбилейных чтениях: «Синергетика в естественных науках» (г. Тверь, 2008).
Реализация и внедрение результатов работы Результаты диссертационного исследования использованы: при решении практической задачи - разработки процедур поэтапного выполнения научно-технических проектов и отражены в Итоговом отчете по проекту «Разрабоїка процедур поэтапного выполнения проектов АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы) в соответствии с бюджетным законодательством». - М.: ГНМЦ. 2008 - 128 с ; при планировании научно-исследовательских работ в НИО Военной академии РВСН имени Петра Великого, что подтверждено актами о внедрении
Объем и структура работы. Диссертация имеет объем 157 страниц и состоит из введения, четырех глав, заключения, содержит 19 рисунков, 5 таблиц и 4 приложения; список использованных источников из 116 наименований.
