Реферат. Иерархические классификационные
 Скачать 64.5 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный университет геосистем и технологий» (СГУГиТ) Реферат на тему: Иерархические классификационные системы Работу выполнил: Студент группы 1БЖ-у Скасырская А.В. Преподаватель: Шевчук Елена Владимировна Год 2022 Введение Созданная человеком система со сложным поведением часто организована в виде иерархии. Например, командная иерархия имеет среди своих примечательных особенностей организационная структура начальства, подчиненных и линий организационной связи. Иерархические системы управления организованы аналогично для разделения ответственности за принятие решений. Каждый элемент иерархии - это связанный узел в дереве. Команды, задачи и цели, которые должны быть достигнуты, спускаются по дереву от вышестоящих узлов к подчиненным узлам, тогда как ощущения и результаты команд текут вверх по дереву от подчиненных к вышестоящим узлам. Многообразие систем довольно велико, и существенную помощь при их изучении оказывает классификация. Классификация - это разделение совокупности объектов на классы по некоторым наиболее существенным признакам. Важно понять, что классификация - это только модель реальности, поэтому к ней надо так и относиться, не требуя от нее абсолютной полноты. Еще необходимо подчеркнуть относительность любых классификаций. Сама классификация выступает в качестве инструмента системного анализа. С ее помощью структурируется объект (проблема) исследования, а построенная классификация является моделью этого объекта. Полной классификации систем в настоящее время нет, более того, не выработаны окончательно ее принципы. Разные авторы предлагают разные принципы классификации, а сходным, по сути - дают разные названия. Классификацию систем можно осуществить по разным критериям. Проводить ее жестко - невозможно, она зависит от цели и ресурсов. Но, тем не менее, для ориентации в той или иной предметной области системного анализа необходимо провести классификацию систем. Очевидно, что классификация имеет целевой характер. Изменение целей исследования или учёт новых различий непременно приведут к новой классификации. Но классификация не является основополагающим признаком. Как заявлено в теме, в данной работе будут рассмотрены иерархические классификационные системы, структура которых имеет свойство подчинения одних составляющих другим. Иначе можно сказать, что иерархическая система – это многоуровневая система с открытой архитектурой и гибко изменяемой конфигурацией, построенная на базе различных технических средств, которые обычно однородны в пределах одного уровня. Компоненты иерархической структуры сгруппированы таким образом, что нижние уровни обеспечивают функции и услуги, которые поддерживают функции и услуги более высоких уровней. Концепция многоуровневой иерархии позволяет увеличить пропускную способность системы в целом за счет более эффективного взаимодействия ее составных частей [3]. Исследование данной темы важно, так как принципы классификации и иерархизации для каждой системы различны, что приводит у неверным результатам работы таких систем. Но при изучении способов разделения структуры системы, появляются новые возможности и средства для реализации проектов. Отсюда вытекает суть исследуемой проблемы и ее актуальность: развитие технологий не стоит на месте, поэтому очень важно, чтобы группировки объектов исследования, а также их разделения проходили в авторизованном режиме, при наименьшем вмешательстве со стороны человека. Это возможно если имеется достаточная база, в которой можно найти подобные связи. Цели данной работы: рассмотрение и анализ различных систем классификации; варианты их применения, выявление достоинств и недостатков. Кроме этого необходимо определить задачи данной работы: - изучить основные понятия темы; - рассмотреть классификационные системы; - выявить достоинства и недостатки; - рассмотреть иерархические классификационные системы. Кроме иерархической классификационной системы, для сравнения, будут рассмотрены и другие классификационные системы. Основные понятия темы Для начала определим, что такое система. Система – это совокупность (множество) элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих определенную целостность, единство. При этом нужно учитывать, что: - каждый элемент, входящий в систему, сам по себе может рассматриваться как система, состоящая из элементов другого типа, т.е. системы обычно представляют собой иерархическую структуру; - взаимосвязи между элементами системы могут меняться во времени в соответствии с ходом выполнения возложенных на эти элементы функций. Система – целостный комплекс взаимосвязанных компонентов, имеющий особое единство с внешней средой и представляющий собой подсистему системы более высокого порядка (глобальной системы). Единство системы с внешней средой определяет ее взаимосвязь с действием объективных экономических законов [6]. Классификация - упорядочение некоторого множества объектов (материалов, изделий, балансовых счетов, видов операций и т.д.) в соответствии с установленными признаками их сходства и различия. В классификации важное значение имеет выбор основания (критерия, признака) деления предмета. Основание может быть существенным и несущественным. Классификация, выполненная по существенному признаку, называется естественной, классификация, выполненная по несущественному признаку — искусственная (или, вспомогательная) классификация. Иерархия (от др.-греч. ἱεραρχία, из ἱερός «священный» и ἀρχή «правление») — порядок подчинённости низших звеньев высшим, организация их в структуру типа дерево; принцип управления в централизованных структурах. Ситуативно подчинённость может возникать по горизонтальному принципу, это качество гибкости системы управления. Для построения иерархической структуры применяют метод декомпозиции. Часто представляется графически в виде блок-схемы. Широко используется в различных областях науки, техники, экономики и т. д. Иерархическая классификационная система устанавливает отношения соподчинения между классификационными признаками. Каждый элемент классифицируемой совокупности на каждом уровне должен быть отнесен к одной классификационной группировке, в свою очередь элементы классификации по группировочным признакам должны соответствовать всему объему классификационного множества. При практическом использовании данного метода классифицируемое множество объектов подразделяется сначала на крупные группы по некоторому признаку, называемому основанием деления. Затем каждая из этих групп подразделяется на ряд последующих подгрупп по другому признаку, конкретизируя объект классификации и устанавливая соподчиненность или иерархию групп и подгрупп по уровням. Таким образом предусматривает деление классифицируемого множества объектов на классы, подклассы, группы, подгруппы. Для нее характерны такие понятия, как ступень и глубина классификации. Ступень классификации – этап классификации, в результате которого получается совокупность классификационных групп. Глубина классификации – число ступеней классификации, которое зависит от степени конкретизации группировки и числа признаков, необходимых для решения конкретных задач. Эта система обладает большой информационной емкостью, традиционностью и практичностью применения, хорошей приспособляемостью к обработке информации. Однако такая система налагает некоторые ограничения: необходимость жесткой структуры классификации, т.е. строгая фиксированность признаков и порядок их следования; усложнение процесса кодирования элементов совокупности при увеличении глубины классификации; невозможность группировки объектов кодирования по разному сочетанию признаков классификации, заранее не предусмотренному. Изменение хотя бы одного признака во многих случаях ведет к перераспределению и перекодированию большого числа классификационных групп и объектов классификации. Такие ограничения усложняют возможность широкого использования системы. Классификационные системы Классификаторы экономической информации позволяют упорядочить информацию, создается возможность для одинакового толкования единиц информации в любых экономических системах. Классификация позволяет распределять множество объектов (предметов, явлений, процессов, понятий) по классам в соответствии с определенными признаками. Система классификации позволяет сгруппировать объекты и выделить определенные классы, характеризующиеся рядом общих свойств. Выделенные классы называют информационными объектами. Любая классификация должна охватить все объекты рассматриваемой области, должна предусмотреть возможность включения новых объектов. Классификация экономических объектов способствует их систематизации, более глубокому изучению и созданию единых классификаторов однородных объектов для разных предприятий. Классификатор - систематизированный свод наименований и кодов классификационных группировок. Роль классификаторов в управленческой работе возросла в связи с применением ЭВМ для решения экономических задач. В настоящее время разработаны и используются общегосударственные, отраслевые, региональные и локальные классификаторы. Так, к общегосударственным классификаторам относятся: общегосударственный классификатор промышленной и сельскохозяйственной продукции (ОКП), общегосударственный классификатор строительной продукции(ОКСП),общегосударственный классификатор отраслей народного хозяйства (ОКОНХ), общегосударственный классификатор предприятий и организаций (ОКПО), общегосударственный классификатор управленческой документации (ОКУД) и др. Локальные классификаторы строятся таким образом, чтобы входить в качестве составных частей в государственные и отраслевые классификаторы. В ходе работы были рассмотрены несколько идей разных автором. Существует мнение [1], что иерархическая классификационная систему – это один из двух возможных методов классификации. Иными словами, существуют иерархическая и фасетная системы. Но в некоторых источниках представлено разделение следующим [2]: иерархическая, фасетная, дескрипторная. В этой главе будут рассмотрены фасетная и дескрипторная. А следующая глава будет посвящена иерархической системе классификации. Итак, фасетный метод классификации предполагает, что исходное множество объектов разбивается на подмножества группировок по независимым между собой признакам классификации – фасетам). Фасет – набор значений отдельного признака классификации, все фасеты взаимно независимы. Каждый объект одновременно имеет классификационные признаки из различных фасетов, а классификационные группировки создаются динамически путем задания фасетной формулы – последовательности фасет и значений классификационных признаков выбранных фасетов (рисунок 1).  Рисунок 1 – Фасетная система Например, группировка 1 создана на основании значений фасета Ф1, группировка 2 – на основании значений фасетов Ф3 и Фn и т.д. Если общее число фасетов N и для фасета имеется Kn значений признаков, то общая емкость фасетной системы классификации соответствует величине H:  Таким образом, имеет место информационная избыточность группировок, в ряде случаев не возможных по смыслу. Этот метод классификации наиболее эффективен для машинной обработки данных, при использовании технологии БД и языков запросов высокого уровня. Вторая система классификации это – дескрипторная система классификации. Для организации поиска информации, для ведения тезаурусов (словарей) эффективно используется дескрипторная (описательная) система классификации, язык которой приближается к естественному языку описания информационных объектов. Особенно широко она используется в библиотечной системе поиска. Суть дескрипторного метода классификации заключается в следующем: - отбирается совокупность ключевых слов или словосочетаний, описывающих определенную предметную область или совокупность однородных объектов. Причем среди ключевых слов могут находиться синонимы; - выбранные ключевые слова и словосочетания подвергаются нормализации, т.е. из совокупности синонимов выбирается один или несколько наиболее употребляемых; - создается словарь дескрипторов, т.е. словарь ключевых слов и словосочетаний, отобранных в результате процедуры нормализации. Между дескрипторами устанавливаются связи, которые позволяют расширить область поиска информации. Связи могут быть трех видов: - синонимические указывающие некоторую совокупность ключевых слов как синонимы; - родо-видовые, отражающие включение некоторого класса объектов в более представительный класс; - ассоциативные, соединяющие дескрипторы, обладающие общими свойствами. Рассмотрим пример такого вида системы. Синонимическая связь: студент – учащийся - обучаемый. Родовидовая связь: университет-факультет-кафедра. Ассоциативная связь: студент – экзамен – профессор - аудитория. Структура иерархических классификационных системы Перейдем к подробному рассмотрению иерархических классификационных систем. Иерархический метод устанавливает отношение подчинения между различными группировками. Последовательно детализируются качественные свойства объектов множеств: класс, подкласс, группа, подгруппа, вид и т.д. Ступень классификации – этап классификации, результатом которого является совокупность классификационных группировок. Классифицируемое множество объектов по некоторому основанию деления – отдельному признаку классификации или их совокупности делится на подмножества (рисунок 2).  Рисунок 2 – Система множества объектов На основании признака классификации (s1) исходное множество М разбито на подмножества: {1}, {2}, … {N}. Для подмножества {1} может быть выбран другой классификационный признак – (s2). В результате подмножество {1} разбивается на совокупность подмножеств {11}, {1m}. Для подмножества {2} выбран классификационный признак – (s3), подмножество {2} разбивается на совокупность подмножеств {21}, {22}, … {2k}и т.д. При этом выполняются следующие условия: - объединение подмножеств классификационных группировок одного уровня иерархии дает исходное множество объектов; - пересечение классификационных группировок одного уровня иерархии дает нулевое подмножество. Классификационные признаки для иерархического метода применяются последовательно в каждой иерархической ветви, при этом они могут отличаться друг от друга. Структура иерархической системы классификации жесткая и не подлежит изменению. При иерархической системе классификации множество объектов (0-й уровень) делится в зависимости от выбранного классификационного признака на классы (группировки), образующие 1-й уровень. Каждый класс 1-го уровня в соответствии со своим классификационным признаком делится на подклассы (2-й уровень). Каждый подкласс 2-го уровня делится на группы (3-й уровень) и т.д (рисунок 3).  Рисунок 3 – Иерархической системе классификации В качестве примера иерархической классификации рассмотрим план счетов бухгалтерского учета. План счетов разбивается на классы (разделы): внеоборотные активы, производственные запасы, затраты на производство, готовая продукция, денежные средства, расчеты, капитал, финансовые результаты. Каждый из этих классов разбивается на подклассы (счета). Например, внеоборотные активы включают в себя: основные средства (ОС), амортизацию ОС, нематериальные активы, амортизацию нематериальных активов и др. Каждый подкласс разбивается на группы (субсчета). В подклассе "основные средства" выделяются собственные ОС и арендованные ОС. Основные достоинства иерархической системы классификации: - традиционность и естественность; - простота построения; - возможность использования классификационных признаков в различных ветвях иерархической структуры; - большая информационная емкость. Если число уровней иерархии – N, на каждом уровне отдельный признак классификации принимает Kn значений, то максимально возможное число классификационных группировок на последнем уровне составляет величину – H. Например, число уровней иерархии – 3, для каждого уровня максимальное количество значений признаков классификации – 10, тогда, общее число классификационных группировок – 1000 (103). - возможность использования различных наборов классификационных признаков для каждой иерархической ветви классификации. Недостатками иерархической системы классификации являются: - невозможность внесения изменений в классификатор (добавление или удаление классификационных признаков, изменение последовательности их применения) после его создания; - трудоемкий поиск информации по произвольному сочетанию признаков классификации; - жесткая структура, осложняющая внесение изменений; - невозможность группировать объекты по заранее не предусмотренным признакам. Рассмотрим некоторые основные типы иерархических структур [5]. Линейные структуры. Это самый простой вариант иерархической структуры. Иерархическая структура называется линейной, когда на каждом уровне иерархии может находиться только одна структурная единица - элемент структуры. В этом случае мы будем иметь упорядоченное множество, состоящее из элементов. Структурные свойства этого множества, по сути, ограничиваются лишь линейным (одномерным) относительным положением элементов, т.е. условиями: х1 - является первым элементом (корнем структуры), если 1  Рисунок 4 – Линейная структура Древовидные структуры. Древовидные структуры являются, по-видимому, одними из самых «древних» структур, которые в течение многих веков постоянно находили и находят множество применений, достаточно вспомнить понятие «генеалогическое дерево» (напомним, что деревом называется связный граф, не имеющий циклов). Удобной моделью древовидной структуры выступает ориентированное дерево. Действительно, когда изображают древовидную структуру, то удобно использовать следующее описание. Имеется один специально обозначенный элемент, называемый корнем дерева. Он непосредственно связан с несколькими другими элементами - элементами первого уровня. В свою очередь каждый элемент первого уровня связан с несколькими элементами второго уровня и т.д. Важно, что каждый нижестоящий связан лишь с одним из элементов более высокого уровня. В итоге будет построена древовидная структура (рисунок 5). Далее изображена древовидная структура, состоящая из 9 элементов, корнем является элемент 8, элементами второго уровня являются элементы 3 и 10.  Рисунок 5 - Древовидная структура Каждый элемент может рассматриваться как корень некоторого поддерева (подсистемы). Например, элементы 1, 6, 4, 7, и образуют поддерево с корнем 3. Это обстоятельство означает, что древовидная структура обладает рекурсивным характером, т.е. дерево может быть определено в терминах самих же деревьев, что является существенным свойством такого рода структур. Так рекурсивный характер деревьев проявляется в природе: почки молодого дерева вырастают в ветви, имеющие собственные почки, которые дают новые ветви и т.д. Сетевые иерархические структуры. Если любой элемент системы может быть произвольным образом быть связан с любыми другими элементами этой системы, то говорят, что она имеет сетевую структуру. В общем случае моделью такой иерархической структуры является ориентированный граф. Следует понимать, что всегда существует возможность осуществить разложение системы на части и изобразить отдельные ее компоненты, или даже всю систему, в виде двоичных деревьев. В частности, сетевая иерархическая структура (рисунок 6) может рассматриваться как обобщение древовидной иерархической структуры.  Рисунок 6 – Сетевые иерархические структуры Заключение Архитектура подчинения - это методология разработки искусственного интеллекта, которая тесно связана с робототехникой, основанной на поведении [4]. Эта архитектура представляет собой способ разложения сложного интеллектуального поведения на множество «простых» модулей поведения, которые, в свою очередь, организованы в уровни. Каждый уровень реализует определенную цель программного агента(т.е. система в целом), а более высокие уровни становятся все более абстрактными. Цель каждого уровня включает в себя цель нижележащих слоев, например, решение двигаться вперед уровнем еды-еды принимает во внимание решение самого нижнего слоя избегания препятствий. Поведение не обязательно должно планироваться вышестоящим слоем, скорее поведение может быть вызвано сенсорными сигналами и поэтому активно только при обстоятельствах, где они могут быть уместными. Обучение с подкреплением использовалось для приобретения поведения в иерархической системе управления, в которой каждый узел может научиться улучшать свое поведение с опытом. В ходе данной работы были исследованы различные методы классификации: иерархическая, фасетная, дескрипторная. Были приведены примеры систем и их использование. Разбор примеров показал, что все информационные системы значительно отличаются между собой как по своей структуре, так и по целям. Количество элементов, входящих в систему, может быть любым, зависящим только от своей необходимости в той или иной организации; важно лишь то, чтобы все они были логически связаны между собой и были направлены на достижение поставленных целей. Таким образом, информация в экономических информационных системах обязательно должна быть представлена не в произвольном и хаотичном, а в формализованном виде. Это обеспечит эффективный, многофункциональный поиск, обработку и передачу экономической информации. Классификация информации на сегодняшний момент является важнейшим и неотъемлемым средством создания систем хранения и поиска информации, без которых просто невозможно эффективное функционирование информационного обеспечения управления. Кроме того, такие системы должны быть постоянно обновляемы, поскольку постоянно появляются новые признаки классификации и сами классифицируемые материалы и услуги. Список литературы Алексеева, М. Б. Теория систем и системный анализ : учебник и практикум для вузов / М. Б. Алексеева, П. П. Ветренко. — Москва : Издательство Юрайт, 2020. — 304 с. Миндалёв И. В. Теория экономических информационных систем, КрасГАУ Электронный учебно-методический комплекс, Красноярск, 2011. Невдяев Л.М. Телекоммуникационные технологии. Англо-русский толковый словарь-справочник. Под редакцией Ю.М. Горностаева. Москва, 2002 Потапов А.С. Технологии искусственного интеллекта – СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. – 218 с. Сысоев Д.В. Введение в теорию искусственного интеллекта : учебное пособие / Сысоев Д.В., Курипта О.В., Проскурин Д.К.. — Москва : Ай Пи Ар Медиа, 2021. — 170 c. Энциклопедия статистических терминов. т.1. Методологические основы статистики. |