Адаптивные системы

Адаптация - это (в широком смысле) способность системы приспосабливаться к изменяющимся условиям среды, помехам, исходящим от среды и оказывающим влияние на систему. Адаптацию можно также определять как способность системы обнаруживать целенаправленное приспосабливающееся поведение в сложных средах.

Адаптация к среде, характеризующейся высокой неопределенностью, позволяет системе обеспечивать достижение целей в условиях недостаточной априорной информации о среде. Если система не может приспосабливаться к изменениям окружающей среды, то она погибает.

В процессе приспособления могут изменяться:

· количественные характеристики системы (например, параметры автопилота при изменении динамических характеристик летательного аппарата);

· структура системы (например, ящерица способна отбрасывать хвост при необходимости, аналогично способность корректировки организационной структуры считается полезной характеристикой предприятия и организации, обеспечивающей их адаптивность);

· закон функционирования, поведение системы.

В развивающихся системах существуют различные формы адаптации: рост системы, настройка и самонастройка, обучение и самообучение, объединение систем в коллектив и, наоборот, распад системы на отдельные части и т.д.

Высокоорганизованные адаптивные системы обладают, кроме того, способностью изменять внешнюю среду для того, чтобы не было необходимым изменение поведения системы, т.е. способны адаптировать внешние условия для достижения своих целей.

Принцип простого адаптивного управления иллюстрируется на рис. 26, на котором показаны:

· устройство, вырабатывающее программу или закон функционирования x(t);

· устройство управления (обозначенное специальным знаком - кружком), вырабатывающее совокупность управляющих воздействий u (t);

· объект управления;

· помехи z_j;

· выходной результат у_вых

· компенсационное устройство - интегратор или дигратор;

· Z_кр - критический уровень помех, после достижения которого скачком изменяется закон управления x(t) и соответственно набор управляющих воздействий u(t).

Рис. 26. Адаптивное устройство компенсационного управления

Такая модель адаптивного поведения называется управлением с упреждением (или компенсационным управлением). Устройство, измеряющее помехи и вырабатывающее компенсирующие воздействия, которые корректируют закон управления, называют интегратором или дигратором (при дискретных помехах). Дигратор предназначен для накопления помех до уровня, при котором необходима корректировка закона управления.

Такая модель управления применяется, например, в устройствах, обеспечивающих стабилизацию напряжения при колебаниях постоянного тока, в бортовой аппаратуре автоматически управляемых космических летательных аппаратов.

Формы адаптационного поведения социально-экономических систем весьма разнообразны. Адаптационное поведение проявляется в изменении поведения системы в условиях нестабильной среды с целью поддержания существенных переменных в определенных границах, сохранения основных свойств системы или ее структуры.

Поддержание в определенных границах существенных переменных экономических систем (таких, например, как прибыль, рентабельность, объем выпуска продукции, объем реализации, себестоимость продукции, фонд зарплаты и т.п.), сохранение основных свойств системы называют иногда экономическим гомеостатом.

В последующем стал осознаваться тот факт, что на нестабильность системы могут влиять не только внешние помехи, но и внутренние факторы нестабильности системы, применительно к которым тоже можно говорить об адаптации и необходимости создания адаптационных механизмов.

Наиболее сложной формой адаптации обладают самоорганизующиеся системы. Они обладают способностью анализировать и решать сложные проблемы, связанные с противоречием между стабильностью (управляемостью) системы и свободой инициативы её компонентов. Последние играют важную роль в обеспечении развития системы и её приспосабливаемости к изменяющимся условиям существования (как внешним, так и внутренним), т.е. обеспечивают устойчивость развития системы.