Вопросы применения существующих методов оценки сложности информационных систем

ВЕСТНИК 2016

Сложная система определяется как система, состоящая из большого числа разнообразно взаимодействующих друг с другом функционально неоднородных разнокачественных (разнотипных) элементов. Отсюда сложность системы зависит от насыщенности её информацией, т.е. зависит не столько от количества элементов и отношений, сколько от их разнообразия (неоднородности). Различать элементы сложной системы позволяет содержащаяся в системе информация. Сложный динамический объект определяется как мобильный объект управления, состоящий из большого числа разнообразно взаимодействующих друг с другом функционально неоднородных разнокачественных (разнотипных) элементов и характеризующийся множеством возможных функционально-технических и пространственно-временных состояний.

В различных источниках отмечается, что современные информационные системы (ИС) относятся к классу сложных систем. Отличительной чертой сложных ИС является наличие большого числа функциональных элементов, сложный характер связей между ними, сложность реализуемых ИС-функций, наличие сложноорганизованного управления, необходимость учёта взаимодействия ИС с окружающей средой и воздействия случайных факторов.

Согласно принципу сложности, для исследования сложноорганизованного объекта требуется разработка и использование упорядоченного множества (комплекса) адекватных (соответствующих) количественных и качественных показателей и критериев качества и эффективности, характеризующих все аспекты исследуемого объекта.

Одним из аспектов сложных объектов и систем является собственно их сложность. Сложность информационной системы (объекта) является её обобщенной характеристикой, характеризующей систему независимо от многих параметров и характеристик, имеющих второстепенное значение.

В итоге можно сформулировать, что сложность – это информационная характеристика системы (объекта), отражающая разнообразие и неоднородность составляющих её элементов и отношений между ними, влияющая на характеристики этого объекта, связанные непосредственно с эффективностью объекта (системы), затрат на её разработку, производство, эксплуатацию, анализ, модернизацию.

Часто при рассмотрении сложности объекта это понятие подменяется по аналогии с информацией мерами сложности. Мера – это количественная характеристика сложности. Выбор меры в конкретном случае зависит от многих факторов, включая специфику объекта и целей его рассмотрения и анализа. Сложность – понятие многогранное, в частности могут рассматриваться функциональная сложность, структурная сложность, алгоритмическая сложность, отражающие соответствующие аспекты разнообразия системы. Соответственно и меры сложности могут быть различными.

Сложность рассматриваемых структур содержательной информации (объектов, фактов, моделей предметной области и др.) характеризует их структурно-семантические свойства. При этом в качестве меры сложности рассматривается структурная сложность семантических объектов. Именно структура этих объектов, отражающая их взаимосвязи и внутреннее содержание, является их главной характеристикой, так как суть семантических объектов проявляется во взаимосвязях.

Если приводить требования к оценке функциональной сложности информационно-измерительных систем, то их возможно применить и к оценке структурной сложности информационных объектов, касающихся структур содержательной информации.

Объективный критерий оценки структурной сложности должен удовлетворять требованиям:

• •    объективно, однозначно отражать сложность структуры ИО независимо от его конкретной реализации;

• •    обладать математическим удобством, допускающим возможность анализа и синтеза информационных объектов и систем;

• •    обладать возможностью установления связи с технико-информационными и экономическими характеристиками информационной системы.

Дополнительно к названным требованиям следует добавить требование возможности использования структурной сложности для оценки информационной эффективности системы, работающей со знаниями.

При нахождении критерия структурной сложности должна быть решена задача сведения различных информационных объектов к некоторому количественному универсальному эквиваленту.

Большинство существующих оценок сложности систем базируются на интуитивном представлении сложности. К категории сложности относят число тех или иных узлов аппаратуры, эксплуатационные особенности, число каналов и т.д. Часто понятие сложности связывают с объёмом или массой системы, технологически- ми параметрами, стоимостью, поведением, количеством связей между канальными звеньями, пропускной способностью и многими другими характеристиками.

Разнообразие в оценке сложности систем объясняется отсутствием единой объективной обоснованной меры, а также тем, что сложность пронизывает все основные характеристики системы (объекта), проявляя себя в различных параметрах, т.е. сложность является обобщённой характеристикой разнородных показателей систем. В исследованиях справедливо утверждается, что в силу вышесказанного представляет интерес вывод других характеристик систем из сложности. При этом необходимо иметь совершенно однозначное формальное определение сложности, приемлемое для широкого класса систем и учитывающее их наиболее характерные черты и закономерности.

При рассмотрении функциональной сложности информационных систем, под которыми подразумеваются, прежде всего, аппаратно реализованные системы, т.е. технические системы, выполняющие обработку информации. Однако любую техническую систему можно представить в виде формальной информационной модели. Одним из таких способов является представление системы с помощью формализованных структур содержательной информации. При таком способе описания технических систем функциональная сложность технической системы оказывается аналогом структурной сложности её информационной модели. Изложенный в настоящем исследовании подход к представлению объектов и систем в структурах содержательной информации в ИС позволяет строить модели функционирования систем, при этом морфологическое, информационное и функциональное описания представлены в одной универсальной модели.

В итоге методологические положения относительно функциональной сложности информационных систем вполне применимы к структурной сложности информационных объектов, представленных на содержательном уровне.

При формировании меры сложности необходимо, чтобы она обладала следующими основными свойствами:

• •    общностью и универсальностью, позволяющими использовать её для любых структур содержательной информации;

• •    инвариантностью относительно реализации структур содержательной информации на синтаксическом и физическом уровнях в ИС;

  ВЕСТНИК 2016

  
  

  ВЕСТНИК 2016

  
  

• •    возможностью формального (наиболее простого) представления;

• •    возможностью анализа и синтеза информационных семантических объектов;

• •    возможностью установления связи с другими характеристиками информационных объектов.

Существующие оценки сложности не удовлетворяют перечисленным выше требованиям. Большинство из упомянутых показателей имеют весьма ограниченную область применения и не описывают семантический аспект информационных объектов.

Наиболее основополагающей характеристикой любой информационной системы является её информационная (функциональная) структура. Именно функциональная структура как совокупность отдельных подсистем и элементов вместе с информационными связями между ними является определяющей для информационных систем. Функциональная структура представляет собой наиболее адекватный способ описания любой информационной системы, поэтому понятие сложности естественно отождествлять с понятием сложности структуры. При нахождении критерия сложности информационного объекта целесообразно подходить к информационной системе как к структуре, реализующей определенные действия с информацией в процессе её преобразования.