СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ Проф. Яценко В.П. и Проф. Антонов В.М.. Модуль 1 Теоретические основы САПИС Лекция 4 Полнота информированности. - презентация

1 СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ Проф. Яценко В.П. и Проф. Антонов В.М.. Модуль 1 Теоретические основы САПИС Лекция 4 Полнота информированности ЛПР диагноз (1-я часть) АРИСТОТЕЛЬ Целое больше суммы своих частей Человек Згуровський М. З., Панкратова Н. Д., 2005

2 Предметная область системного анализа формируется как сложное многоуровневое множество различных видов и классов систем с разнообразными свойствами и отношениями между ними и в настоящее время настолько обширна, что не поддается строгой и однозначной классификации и упорядочиванию. Згуровський М. З., Панкратова Н. Д., 2005

3 ИНФОРМАЦИОННОЕ ПРОСТРАНСТВО Диагноз Эффективность - предварительный - уточненный - окончательный Госпитальная система Человек Лечение Эксперт ( исследователь ): - хирург - терапевт - рентгенолог - врач УЗИ - системный аналитик - неопределенность - неточность - неполнота - нечеткость - несвоевременность - недостоверность - противоречивость - полное выздоровление - существенное улучшение - значительное улучшение - незначительное улучшение - без перемен - незначительное ухудшение - значительное ухудшение - существенное ухудшение - критическое состояние - летальный исход - медикаментозное - хирургическое - физиотерапевтическое - комплексное Учреждение: - диагностический центр - областная больница - районная больница БОЛЕЗНЬ

4

5 Перелом: -Винтообразный без смещения; -Винтообразный со смещением ( незначительное ); - Винтообразный со смещением ( значительное ); - Оскольчатый без смещения; - Оскольчатый со смещением ( незначительное ); - Оскольчатый со смещением ( значительное ); - Поперечный без смещения; - Поперечный со смещением ( незначительное ); - Поперечный со смещением ( значительное ); Дополнительные симптомы: местный отек, местная болезненность при мануальной нагрузке, крепитация, патологическая подвижность

6 Достоверность информированности – свойство, которое характеризует соответствие полученной ЛПР информации истинному состоянию складывающейся ситуации. где: И П – показатель полноты информированности, П +, П - - соответственно максимально целесообразный и минимально допустимый объем информации, необходимый для принятия решения в определенных условиях; П – объем информации, полученной ЛПР в складывающейся ситуации. ФОРМАЛИЗАЦИЯ ХАРАКТЕРИСТИК И ПОКАЗАТЕЛЕЙ ИНФОРМИРОВАННОСТИ ЛПР

7 МАКСИМАЛЬНО ЦЕЛЕСООБРАЗНЫЙ ОБЪЕМ ИНФОРМАЦИИ ГРАФ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ПОЛНОТЫ ИНФОРМИРОВАННОСТИ ЛПР ( рис. 6.1 ) Згуровський М. З., Панкратова Н. Д., 2005

8 Перелом: -Винтообразный без смещения; -Винтообразный со смещением ( незначительное ); - Винтообразный со смещением ( значительное ); - Оскольчатый без смещения; - Оскольчатый со смещением ( незначительное ); - Оскольчатый со смещением ( значительное ); - Поперечный без смещения; - Поперечный со смещением ( незначительное ); - Поперечный со смещением ( значительное ); Дополнительные симптомы: местный отек, местная болезненность при мануальной нагрузке, крепитация, патологическая подвижность M SiSi k. уровень полного отсутствия информации о факторах заданного множества ситуаций;

9 Перелом: -Винтообразный без смещения; -Винтообразный со смещением ( незначительное ); - Винтообразный со смещением ( значительное ); - Оскольчатый без смещения; - Оскольчатый со смещением ( незначительное ); - Оскольчатый со смещением ( значительное ); - Поперечный без смещения; - Поперечный со смещением ( незначительное ); - Поперечный со смещением ( значительное ); Дополнительные симптомы: местный отек, местная болезненность при мануальной нагрузке, крепитация, патологическая подвижность M SiSi k. -уровень минимально допустимого объема информации для принятия решения в определенных условиях;

10 Перелом: -Винтообразный без смещения; -Винтообразный со смещением ( незначительное ); - Винтообразный со смещением ( значительное ); - Оскольчатый без смещения; - Оскольчатый со смещением ( незначительное ); - Оскольчатый со смещением ( значительное ); - Поперечный без смещения; - Поперечный со смещением ( незначительное ); - Поперечный со смещением ( значительное ); Дополнительные симптомы: местный отек, местная болезненность при мануальной нагрузке, крепитация, патологическая подвижность M SiSi k. -уровень максимально целесообразного объема информации для принятия решения в определенных условиях;

11 Перелом: -Винтообразный без смещения; -Винтообразный со смещением ( незначительное ); - Винтообразный со смещением ( значительное ); - Оскольчатый без смещения; - Оскольчатый со смещением ( незначительное ); - Оскольчатый со смещением ( значительное ); - Поперечный без смещения; - Поперечный со смещением ( незначительное ); - Поперечный со смещением ( значительное ); Дополнительные симптомы: местный отек, местная болезненность при мануальной нагрузке, крепитация, патологическая подвижность M SiSi k. уровень максимально полной информации о факторах заданного множества ситуаций;

12 Перелом: -Винтообразный без смещения; -Винтообразный со смещением ( незначительное ); - Винтообразный со смещением ( значительное ); - Оскольчатый без смещения; - Оскольчатый со смещением ( незначительное ); - Оскольчатый со смещением ( значительное ); - Поперечный без смещения; - Поперечный со смещением ( незначительное ); - Поперечный со смещением ( значительное ); Дополнительные симптомы: местный отек, местная болезненность при мануальной нагрузке, крепитация, патологическая подвижность M SiSi k. П = Пк - уровень, соответствующий к-й ситуации заданного множества.

13 -уровень полного отсутствия информации о факторах заданного множества ситуаций; -уровень минимально допустимого объема информации для принятия решения в определенных условиях; - -уровень максимально целесообразного объема информации для принятия решения в определенных условиях; -уровень максимально полной информации о факторах заданного множества ситуаций; П = Пк - уровень, соответствующий к-й ситуации заданного множества.

14 Перелом: -Винтообразный без смещения; -Винтообразный со смещением ( незначительное ); - Винтообразный со смещением ( значительное ); - Оскольчатый без смещения; - Оскольчатый со смещением ( незначительное ); - Оскольчатый со смещением ( значительное ); - Поперечный без смещения; - Поперечный со смещением ( незначительное ); - Поперечный со смещением ( значительное ); Дополнительные симптомы: местный отек, местная болезненность при мануальной нагрузке, крепитация, патологическая подвижность M SiSi k. Область I - соответствует уровню информации в интервале [ ], который определяет область недостаточной полноты информированности;

15 Перелом: -Винтообразный без смещения; -Винтообразный со смещением ( незначительное ); - Винтообразный со смещением ( значительное ); - Оскольчатый без смещения; - Оскольчатый со смещением ( незначительное ); - Оскольчатый со смещением ( значительное ); - Поперечный без смещения; - Поперечный со смещением ( незначительное ); - Поперечный со смещением ( значительное ); Дополнительные симптомы: местный отек, местная болезненность при мануальной нагрузке, крепитация, патологическая подвижность M SiSi k. область II - соответствует уровню информации в интервале [ ], соответствующему области рациональной полноты информированности ЛПР;

16 Перелом: -Винтообразный без смещения; -Винтообразный со смещением ( незначительное ); - Винтообразный со смещением ( значительное ); - Оскольчатый без смещения; - Оскольчатый со смещением ( незначительное ); - Оскольчатый со смещением ( значительное ); - Поперечный без смещения; - Поперечный со смещением ( незначительное ); - Поперечный со смещением ( значительное ); Дополнительные симптомы: местный отек, местная болезненность при мануальной нагрузке, крепитация, патологическая подвижность M SiSi k. область II - соответствует уровню информации в интервале [ ], соответствующему области рациональной полноты информированности ЛПР;

17 Перелом: -Винтообразный без смещения; -Винтообразный со смещением ( незначительное ); - Винтообразный со смещением ( значительное ); - Оскольчатый без смещения; - Оскольчатый со смещением ( незначительное ); - Оскольчатый со смещением ( значительное ); - Поперечный без смещения; - Поперечный со смещением ( незначительное ); - Поперечный со смещением ( значительное ); Дополнительные симптомы: местный отек, местная болезненность при мануальной нагрузке, крепитация, патологическая подвижность M SiSi k. область III - соответствует уровню информации в интервале [ ] соответствующему области избыточной полноты информированности ЛПР.

18 область I - соответствует уровню информации в интервале [ ], который определяет область недостаточной полноты информированности; область II - соответствует уровню информации в интервале [ ], соответствующему области рациональной полноты информированности ЛПР; область III - соответствует уровню информации в интервале [ ] соответствующему области избыточной полноты информированности ЛПР. В общем случае уровень полноты информированности ЛПР будет зависеть от того, какой из трех указанных областей соответствует уровень информации Пк (для к-й конкретной анализируемой ситуации), какова вероятность «попадания» каждой ситуации в заданное множество ситуаций.

19 Величина ( ) определяется уровнем дефицита информации для принятия решения, а ( ) характеризует уровень избыточности информации при принятии решения. Как видно из схемы рис. 6.1, показатель полноты информированности И п целесообразно использовать для характеристики области II.

20 Поэтому для областей I и III могут вводиться дополнительные показатели: Показатель избыточной полноты информированности : Показатель дефицита полноты информированности :

21 Перелом: -Винтообразный без смещения; -Винтообразный со смещением ( незначительное ); - Винтообразный со смещением ( значительное ); - Оскольчатый без смещения; - Оскольчатый со смещением ( незначительное ); - Оскольчатый со смещением ( значительное ); - Поперечный без смещения; - Поперечный со смещением ( незначительное ); - Поперечный со смещением ( значительное ); Дополнительные симптомы: местный отек, местная болезненность при мануальной нагрузке, крепитация, патологическая подвижность M SiSi k. область II - соответствует уровню информации в интервале [ ], соответствующему области рациональной полноты информированности ЛПР;

22 Алгоритмы теории информации Информационная энтропия: H = - p i * log 2 p i, Величина Н – среднее количество информации на сообщение – получила название информационной энтропии Максимальная энтропия: H max = log 2 r, где r – число наблюдений в группе Организация системы: O = H max – H Относительная энтропия: h = H / H max Коэффициент избыточности: R = (1 - h ) * 100 % Коэффициент изменения системы: k = R н / R пат А. С. ЛЕОНТЮК, Л. А. ЛЕОНТЮК, А. И. СЫКАЛО ИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ В МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ, МИНСК«НАУКА И ТЕХНИКА» 1981

23 Информационная характеристика биологических систем 1. Детерминированная – при R (избыточности) от 1.0 до 0.3 (100-30%). Математическая модель такого рода систем составлена на основе физико- химических взаимоотношений между элементами и органами системы, а моделированию подлежит динамика входных, промежуточных и выходных показателей. Математическим аппаратом, адекватно описывающим поведение таких систем, служит теория дифференциальных и интегральных уравнений. К системам такого класса относят системы управления внутренними органами, в основном гормонального (гуморального) регулирования, а также элементы нервной системы, биологические модели нейрона, сердечно- сосудистой системы и т.д. 2. Квазидетерминированная (вероятностно-детерминированная, Х.К. Кадыров, Ю.Г. Антомонов), если избыточность R («организованность») (30-10%). Математическим аппаратом для описания динамики системы могут быть системы дифференциальных уравнений для параметров (математическое ожидание и координатные функции) канонического разложения случайной функции или представления динамики изменения показателей дифференциальными уравнениями с коэффициентами, подчиняющимися непредельным законам распределения. К таким системам относятся системы управления внутренними органами с явно выраженной компонентой нервной регуляции и системы гормональной регуляции с расстройствами их нормальной работы.

24 3. Вероятностная биологическая система - R лежит в пределах от 0.1 до 0 (10-0%). Математическим аппаратом для моделирования такой системы является теория детерминированных и случайных автоматов с детерминированными и случайными средами, теория марковских случайных процессов и эвристическое программирование. К вероятностным относятся биологические системы, определяющие взаимодействие между сигналами окружающей среды и реакциями организма. А. С. ЛЕОНТЮК, Л. А. ЛЕОНТЮК, А. И. СЫКАЛО ИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ В МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ, МИНСК«НАУКА И ТЕХНИКА» 1981