Технологія розв'язування нетипових задач в умовах АРМ

На технологію оброблення даних впливають чинники що не залежать або що слабо залежать від проектувальника - нерегульовані, і чинники, на які він може вплинути істотний чином - регульовані (керовані).

До нерегульованих параметрів АРМ можна віднести: обсяги вхідних і вихідних даних; складність алгоритму і обсяги обчислень; періодичність і регламентність рішення задач; міра використання результатів однієї задачі в інших задачах; параметри жорстко заданих технічних засобів і загальносистемного програмного забезпечення тощо

До регульованих параметрів технології можна віднести вибір характеристик технічних засобів і програмного забезпечення, параметри інформаційного забезпечення, методи контролю і захисти даних, розміщення технічних засобів, послідовність операцій технологічного процесу.

На початковому етапі автоматизоване вирішення задач припускає проведення великої попередньої роботи, пов'язаної із змістовною підготовкою задач і її формалізацією, розробкою відповідного алгоритму, упорядкування програми, проведенням контрольних тестувань для перевірки отриманих результатів. І тільки після цього програма стає готовою для вирішення задачі. Послідовність перерахованих етапів не є жорстко заданою, оскільки результати, отримані на деякому етапі, можуть зажадати повернення до попередніх етапів і змусити змінити усю процедуру вирішення задачі.

Етап постановки вибраної задачі є основою для її реалізації і алгоритмізації та визначає увесь хід подальшої розробки. Постановка задачі повинна формуватися з врахуванням етапності її розв’язання, тобто побудови алгоритму. Такий підхід дозволяє забезпечити усю глибину і повноту проробки, зробити задачу обґрунтованою, що багато в чому визначає ефективність її наступного практичного використання. Проте головна роль тут приділяється чіткості формулювання завдання, накладенні необхідних обмежень на технічні, економічні, соціальні параметри тощо Цей етап реалізації задач в АРМ потребує найсерйознішого відношення. Похибка, допущена тут, може звести нанівець свою подальшу роботу. Сам етап постановки задачі займає за часом не менше 10% від загального процесу її розв’язання.

Головним змістом даного етапу вирішення задачі є побудова алгоритму. Поняття алгоритму є одним із найважливіших не тільки в інформатиці, але й у цілому ряді інших наук. Зупинимося на ньому докладніше.

У своїй діяльності людина постійно зустрічається з рядом задач від найпростіших до дуже складних. Для вирішення багатьох із них існують визначені правила, що пояснюють виконавцю, як розв'язувати дану задачу. Ці правила людина може вивчити заздалегідь або сформулювати самостійно у процесі вирішення. Чим точніше і зрозуміліше будуть описані правила вирішення задачі, тим швидше людина опанує ними і буде ефективніше їх застосовувати. Серед різноманітних правил особливу роль відіграють правила, що визначають деяку послідовність дій, які ведуть до досягнення необхідного результату. Їх називають алгоритмами.

Слово «алгоритм» походить від alhorizm - латинської форми написання імені великого математика IX сторіччя Аль-Хорезми, що сформулював правила виконання арифметичних дій. Спочатку під алгоритмами розуміли тільки правила виконання чотирьох арифметичних дій над багатозначними числами. Надалі це поняття почали використовувати взагалі для позначення дій, що призводять до вирішення поставленої задачі.

Алгоритм - це зрозумілі і точні вказівки виконавцю вчинити послідовність дій, спрямованих на досягнення вказаної цілі або на вирішення поставленої задачі..

Розробка алгоритму потребує глибоких знань у певній предметній сфері, ретельного аналізу шляхів вирішення поставленої задачі, а тому здійснюється спільними зусиллями постановника задачі та фахівців з алгоритмізації і програмування. Загальна структура алгоритму вирішення задачі повинна базуватися на логічній послідовності переробки вхідної інформації у вихідну, що містить усі необхідні результати. Алгоритм повинний мати властиві йому характеристики, такі як визначеність, або точність, масовість, результативність і дискретність.

У процесі постановки задачі повинні бути виконані такі обов'язкові процедури:

1. Сформульовано постановку задачі, у якій розкривається її зміст, способи вирішення, тип обчислювальних засобів;

2. Описано параметри задачі, зокрема такі як от:

§ ціль вирішення задачі;

§ умови вирішення задачі, що визначають вихідні і вхідні дані, головні чинники, що характеризують досліджувані процеси;

§ критерії ефективності або обчислювальні показники, по яких можна оцінити результати вирішення задачі;

§ обмеження і допущення, що у відомих межах спрощують проведення розрахунків і визначають межі придатності отриманих результатів;

§ очікувана періодичність вихідних результатів, припустима точність і тривалість їх дії.

При постановці задачі потрібно описати уся первинну інформацію, необхідну для її розв’язання. Звичайно вона дається в текстовій або табличній формі. Остання більш краща, тому що надалі допоможе правильно оцінити обсяг вхідної інформації і визначити порядок її використання. При цьому дається не тільки перелік, але і докладна характеристика вихідної інформації: порядок розмірів, одиниці виміру, ступінь необхідної точності, припустимі межі зміни.

При визначенні змісту і форми вихідної інформації варто забезпечити можливо більш швидке та правильне сприйняття як цифрової, так і графічної інформації, отриманої в ході вирішення. Вид представлення інформації істотно впливає на слушність її інтерпретації. Невдало подана на екрані дисплея або роздрукована на принтері інформація може призвести до помилкового висновку про отриманий результат. Звичайно форму видачі результатів намагаються наблизити до форми документа, призначеного для практичного використання. Це дозволяє використовувати отримані результати у вигляді документів і включати їх в управлінську діяльність різноманітних органів.

Формалізація задачі - обґрунтування методу її вирішення (наприклад, метод вирішення системи рівнянь, метод обчислення усереднених значень статистичних даних і інше). При цьому розгорнутий змістовний опис задачі замінюється на згорнуту формалізовану схему, у якій значимі компоненти позначені відповідними символами. У згорнутому формалізованому вигляді поставлена задача може бути подана, наприклад, узагальненою функцією виду:

y=f(x₁, x₂.... x_n),

де y - вихідний розмір, шукана функція, x_i - вхідні розміри, аргументи.

Формалізована схема відбиває лише сукупність змінних задачі, її вхідні та вихідні величини, але не відбиває зв'язків між ними. Завершальною ланкою формалізації задачі є побудова математичної моделі її вирішення. Модель повинна відбивати усі необхідні перемінні та їхні взаємні зв'язки. Тільки на цих умовах можливо правильне вирішення задачі. Побудова адекватних моделей для соціально-економічних задач - складний і трудомісткий процес. Це пояснюється наявністю діалектичного протиріччя між вимогами, з одного боку, відповідності опису дійсності, а з іншого, аналітичної простоти одержуваної моделі для можливості її реалізації в АРМ. Тому іноді математичне моделювання слушно називають вузькою стежкою між болотом переускладнень і пастками переспрощень. Прагнення одержати адекватну модель досліджуваного процесу звичайно призводить до її ускладнення, у той же час прості та зручні для реалізації на ПК моделі частіше усього погано описують реальні процеси. На практиці звичайно вибирається якийсь компромісний варіант. Відзначимо лише, що при вирішенні задач на АРМ найбільший інтерес для користувача представляють математичні моделі різноманітних видів і рівнів складності. Для порівняно простих розрахункових задач вони представляються формулами, системами рівнянь, нерівностей тощо.