Управление качеством образования в контексте комплексной безопасности региона Поволжский государственный технологический университет

Управление качеством образования в контексте комплексной
безопасности региона
Горохов Андрей Витальевич
Поволжский государственный технологический университет
МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ
КОНФЕРЕНЦИЯ "НОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В
ОБРАЗОВАНИИ"
12 – 15 марта 2013г.
Абзаково
Разработка моделей и информационных
технологий управления безопасностью региона
Постановление Правительства РФ «Основы государственной политики
Российской Федерации в Арктике на период до 2020 года и дальнейшую
перспективу» (утверждено Президентом РФ 18.09.2008 г.).
на территории Мурманской области планируется создание
специализированного центра исследования и обеспечения безопасности
в Арктике.
ОНИТ РАН Проект № 2.4: «Модели и методы управления развитием
информационно-коммуникационной инфраструктуры проблемноориентированных региональных информационных систем»
Системно-динамическая модель управления безопасностью региона
риски
 замещение поколений (нарушение);
 старение населения
Рынок труда
риски
 безработица (социальная
дестабилизация);
 деквалификации рабочей силы
Производство
риски
 промышленный потенциал
(разрушение);
 зависимость от импорта
Население
Окружающая
среда
Финансы
риски
риски
 загрязнение (превышение ПДК)
 финансовая устойчивость
(нарушение);
 кредитные риски
Применение модели обеспечивает комплексную оценку безопасности на каждом
этапе выбранного сценария развития региона
Понятие качества
качество образования
«конъюнктурная»
«качественная»
Управление — действие субъекта, направленное на изменение и
манипуляцию объектами и субъектами реальности по заранее
продуманной программе
Лао-цзы (Старый Младенец, Мудрый Старец, VI век до н. э.),
древнекитайский философ VI—V веков до н. э., один из
основателей течения даосизма, автор трактата «Дао Дэ
Цзин» («Канон Пути и благодати», другое название «Три
телеги» — написанный на бамбуке занимал три телеги).
У-вэй — созерцательная пассивность. Это слово часто переводится как
«недеяние». Самым главным качеством Недеяния является отсутствие
причин для действий. Нет ни размышления, ни расчета, ни желания. Между
внутренней природой человека и действием его в мире нет никаких
промежуточных шагов. Действие происходит внезапно, и как правило
достигает цели самым коротким путем, ибо опирается на восприятие здесь
и сейчас. Подобное миробытие характерно только для людей
просветленных, ум которых мягок и дисциплинирован, и полностью
подчинен глубинной природе человека.
Согласно Лао-Цзы, «если кто-либо хочет овладеть миром и манипулирует
им, того постигнет неудача. Ибо мир — это священный сосуд, которым
нельзя манипулировать. Если же кто хочет манипулировать им, уничтожит
его. Если кто хочет присвоить его, потеряет его».
Сложные системы
 слабая структурированность теоретических и практических знаний о
системе;
 составной характер системы (система – подсистема – и т.д.);
 разнородность подсистем и элементов, составляющих систему;
 случайность и неопределенность факторов, действующих в системе;
…
СЛОЖНОСТЬ
Комбинаторная – из-за необходимости
рассмотрения большого числа элементов и связей
между ними (комбинаций).
Динамическая – из-за действия
(взаимодействия) в системе обратных связей.
Вид полос зебры, ритмические сокращения сердца, постоянные циклы
на рынке недвижимости, структура морского шельфа - все появляется
спонтанно под действиями обратных связей между элементами
системы
Sterman J. Business Dynamics: Systems Thinking and Modeling for a Complex World.
McGraw-Hill, 2000.
Результаты обследования 1000 крупнейших фирм США с точки
зрения анализа пригодности определенных методов для
внутрифирменного планирования.
Методы
Имитационное моделирование
Линейное программирование
Теория расписаний
Теория управления запасами
Нелинейное программирование
Динамическое программирование
Целочисленное программирование
Теория массового обслуживания
Прочие
Частота
использования
Процент
60
43
28
24
16
8
7
7
12
29
21
14
12
8
4
3
3
6
Sterman J. Business Dynamics: Systems Thinking and Modeling for a Complex World.
McGraw-Hill, 2000.
Джей Форрестер (Jay Wright Forrester)
(род. 1918г.) — американский инженер,
разработчик теории системной
динамики.
1. Все изменения в любой системе обусловливаются петлями обратной связи;
2. Динамику поведения сколь угодно сложного процесса можно свести к
изменению значений некоторых уровней, а сами изменения регулировать
потоками наполняющими или исчерпывающими уровни;
3. Петли обратной связи в системе часто могут быть нелинейными;
4. Системную динамику целесообразно применять, когда традиционные
подходы оказываются неэффективными.
Системно-динамические модели не способны формировать свое
собственное решение в том виде, в каком это имеет место в
аналитических моделях, а могут лишь служить в качестве
Т
средства для анализа поведения системы в условиях, которые
определяются экспериментатором.
Области применения системной динамики:

сложные слабо-формализованные ситуации, в которых невозможно
применение аналитических методов или они настолько сложны и
трудоемки, что динамическое моделирование дает более простой
способ решения проблемы;

моделирование поведения систем в ситуациях, которые ранее не
встречались;
в
данном
случае
имитация
служит
для
предварительной проверки новых стратегий управления системой
перед проведением эксперимента на реальном объекте;

моделирование ситуаций, наблюдение которых осложнено большой
длительностью их развития или наоборот, то есть когда необходимо
контролировать развитие ситуации путем ускорения или замедления
явлений в ходе имитации.
ИМИТАЦИОННАЯ
МОДЕЛЬ
Имитационная
модель
Функционально-целевой подход
Глобальная цель
P
P11
P21
P22
P23
P 24
1-й уровень декомпозиции
P13
P12
P 25
P 26
P 27
Примитивы («нижний» уровень
декомпозиции)
А1
А1
А1
А1
А1
А1
А1
Атомы (элементарные действия)
Теорема: Система, построенная из подсистем, покрывающих
подзадачи основной целевой задачи системы, покрывает
основную целевую задачу системы.
Синтез имитационной модели из шаблонов (паттернов)
chicken
death
eggs
make
chicken
birth
Паттерн − «САМОУСИЛЕНИЕ»
across
Паттерн − «УРАВНОВЕШИВАНИЕ»
Паттерны
 САМОУСИЛЕНИЕ
 УРАВНОВЕШИВАНИЕ
 УРАВНОВЕШИВАНИЕ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ЛАГА РЕАЛИЗАЦИИ РЕШЕНИЙ
 НЕОГРАНИЧЕННЫЙ КОНКУРЕНТНЫЙ РОСТ
 ОГРАНИЧЕННЫЙ КОНКУРЕНТНЫЙ РОСТ
 ДРЕЙФУЮЩАЯ ЦЕЛЬ
 ЭСКАЛАЦИЯ
 РЕШЕНИЕ, ОБРЕЧЕННОЕ НА НЕУДАЧУ
 РОСТ ПРИ СЛАБОМ ИНВЕСТИРОВАНИИИ
 СМЕЩЕНИЕ БРЕМЕНИ НАГРУЗКИ
 КОНКУРЕНТНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОГРАНИЧЕННОГО РЕСУРСА
 СОПЕРНИЧЕСТВО СЛУЧАЙНЫХ КОНКУРЕНТОВ
Шебеко Ю.А. Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН
Онтология
Концептуальная
модель
Фрагмент онтологии
Шаблоны
R+
-B
-B
R+ - B
R+ - B
Процедура
сопоставления
R+
Фрагмент онтологии
Шаблоны
R+
-B
Процедура
сопоставления
R+
Экземпляры
-B
-B
Атрибуты
R+ - B
R+
R+
R+ - B
R+ - B
R+ - B
R+ - B
Фрагмент онтологии
Шаблоны
R+
-B
Процедура
сопоставления
R+
Экземпляры
-B
-B
Правила
R+ - B
Отношения
(материальные связи)
R+
R+
R+ - B
R+ - B
R+ - B
R+ - B
Шаблоны
Фрагмент онтологии
R+
-B
Процедура
сопоставления
R+
Имитационная
модель
-B
-B
Правила
R+ - B
Отношения
(информационные связи)
R+
R+
R+ - B
R+ - B
R+ - B
R+ - B
Анализ методических ошибок модели
Теорема 1: Если СНФО f i (t ) i  1,2, элементов декомпозиции
{M1; M2} динамической модели М линейны относительно
t, то оптимальное значение T * системного времени,
минимизирующего ошибку аппроксимации М , совпадает с
одной из границ интервала [a,b].
Теорема 2: Парная композиция рекуррентных
динамических моделей, обладающих однотипными СНФО
вида (1), достигает наименьшей ошибки аппроксимации
при
f1 (t )  k1 (t  a) 2
k1a  k 2b
T * 
k1  k 2
f 2 (t )  k 2 (t  b) 2 (1)
Теорема 3: Множество оптимальных значений
системного времени парной композиции рекуррентных
динамических моделей, обладающих однотипными СНФО
вида (2), непусто и содержит, по крайней мере, одну точку
множества { (k a  k b)  (b  a) k k
; k1a  k 2b  (b  a) k1k 2
}.
1
2
1 2
k1  k 2
k1  k 2
f1 (t )  k1 (t  a) 3 ;
f 2 (t )  k 2 (b  t ) 3 .
(2)
НЕПРОЦЕДУРНЫЙ СИНТЕЗ
Концептуальная модель
(понятия – отношения)
Имитационная модель
(имитирует процесс)
Время
Метод синтеза имитационных моделей на базе концептуальных
описаний
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
Фрагмент концептуальной модели
P - Население
G – Устойчивость
G
P
демографической
ситуации
t1
p1 - Дети
t3
t6
t5
p1
t4
t2
t3
p2
p3
t5
p3 - Пожилые
t4
t3
t2
p2 - Взрослые
t4
t6
t2
t1 - рождение
t2 - смерть
1,  2:
t3 - иммиграция
<t1, p1> <t3, p1> <p1, t2> <p1, t4> <p1, t5>
<t5, p2> <t3, p2> <p2, t2> <p2, t4> <p2, t6>
<t6, p3> <t3, p3> <p3, t2> <p3, t4>
t4 - эмиграция
t5 - взросление
t6 - старение
23
1
2
p3
<t3, p3>
<p3, t4>
<p2, t6>
<t6, p3>
<p3, t2>
p2
<p2, t4>
<t3, p2>
<p2, t2>
<p1, t5>
<t5, p2>
<p1, t4>
<t3, p1>
<p1, t2>
<t1, p1>
Синтез структуры модели системной динамики
p1
24
старение
r2
Взрослые
иммигра
ция
рождение
иммигра
ция
Дети
r1
r4
r3
V
r4
стоимость
рабочие
жилья
места
Генерация информационных связей модели системной динамики
25
Задача. Разработка процедур обработки знаний, обеспечивающих
формальный синтез моделей системной динамики
Правила вывода
1: P  PT
W = {<pj, tk>,…, <tm, pn>},
1. Покрытие ():
1(nm)
2. Состав и структура (): 1: P  L;
2: P  T P
pi  P, i = 1, n; tj  T, j = 1, m
2(mn)
 2: W  F
 f j (l i ),  tp ij  t j , p i ;

fj  F, f j   f j (l i ),  pt ij  p i , t j ;
 f (l , l ), ( pt i  p , t ) & ( tp k  t , p ).
j
i
j
j
j
k
 j i k
3. Информационные связи (R):
(P, T, S)
r1: WP  C
r2: WW  C
R1(wn)
R2(ww)
, , R
(L, F, C, V, R)
26