Системный анализ Института информатики и искусственного интеллекта

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ,

молодежи и спорта УКРАИНЫ

Донецкий национальный технический университет

Институт информатики и искусственного интеллекта

 

 

Д 040303.4.02.10/943.КР  

 

 

 

Кафедра системного анализа

и моделирования

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

По дисциплине: «Основы системного анализа»

Тема: «Системный анализ Института информатики и искусственного интеллекта»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель:

_______________доц.  А.А. Шептура

(дата, подпись)

 

Разработала:

_______________ст.гр. САУ-10 Ю. О. Сандул

(дата, подпись)

 

 

Донецк-2012

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ,

молодежи и спорта УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Факультет:    Институт информатики и искусственного интеллекта

Кафедра:   Системного анализа и моделирования

Специальность:           Системный анализ и управление

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

по дисциплине «Основы системного анализа»

 

Студентке	Сандул Юлии Олеговне						группы		САУ-10
	(фамилия, имя, отчество)
Тема работы		Системный анализ Института информатики и искусственного
Интеллекта
Исходные данные к проекту				Методология системного анализа, описание
работы Института и процессов в нем
Перечень искомых результатов					Система формализованных моделей объекта,
решение проблемы, связанной с неудовлетворительным состоянием объекта
Рекомендуемая литература			Згуровский М. З., Панкратова Н. Д. Основы
системного анализа. – К: Издательская группа BHV, 2007. – 544 с.
Дата выдачи задания			03.02.12
Дата защиты проекта			15.05.12
Руководитель								доц. А. А. Шептура
			(подпись)					(должность, Ф.И.О.)
			(подпись)					(должность, Ф.И.О.)
Разработчик
			(подпись)

 

 

АННОТАЦИЯ

 

В данной работе рассмотрена система – Институт информатики и искусственного интеллекта. Построены её модели: морфологическая, функциональная и информационная. Морфологическая модель раскрывает внутренний состав системы и её структуру. Функциональная показывает, как функционирует система. Информационная дает представление о информационных и материальных потоках, курсирующих в системе. Исследована проблема и методы её устранения. В результате вычислений было выбрано наилучшее альтернативное решение описанной проблемы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ 1 Система формализованных  моделей объекта исследования    1.1 Морфологическая модель системы ………………….………..…....    1.2 Функциональная  модель системы…………………………………..    1.3 Информационная  модель системы ………………………………… 2 Решение проблемы, связанной  с неудовлетворительным состоянием  объекта исследования ..…………………………………………………….. 2.1 Разработка модели проблемы………………………………………..... 2.2 Решение проблемы…………………………………………………...… Выводы ……………………………………………………………………… Список использованной литературы ………………………………………						5 6 8 8 13 19 22   22 22 26 27
Разработала	Фамилия	Дата	Подпись	Д040303.5.12.10/902.КР	Лист
Ст. гр. САУ-10	Сандул Ю. О.				4

 

ПЕРЕЧЕНЬ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СОКРАЩЕНИЙ И ТЕРМИНОВ

 

     Абитуриенты — персоны участвующие в конкурсе для поступления в вуз.

     Кафедра — подразделение вуза, осуществляющее выполнение учебных курсов в рамках специализаций кафедры, а также осуществляющее подготовку студентов в рамках своих специализаций.

     Студенты — персоны, проходящие обучения по некоторому направлению подготовки, осуществляемом в рамках факультета вуза.

     Сотрудники учено-методического отдела — персоны осуществляющие планирование учебного процесса, и планов обучения для различных направлений подготовки в соответствии с государственными стандартами.

     Факультет — учебно-научное и административное структурное подразделение вуза, осуществляющее подготовку студентов и аспирантов по одному или нескольким родственным направлениям подготовки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

     Институт – термин, употребляемый для обозначения определённого класса учреждений. В частности, этим термином обозначают:

- наиболее распространённый тип высших учебных заведений в царской России. Несмотря на то, что многие вузы в советское время назывались институтами, в настоящее время они являются университетами или академиями, в бытовой речи слово «институт» до сих пор широко употребляется по отношению к ним.

- некоторые научно-исследовательские учреждения и проектные организации.

- объединение факультетов университета.

     Университет – высшее учебное заведение, где готовятся специалисты по фундаментальным и многим прикладным наукам. Как правило, осуществляет и научно-исследовательскую работу.

     Целью создания институтов и университетов является получение высшего образования, которое предоставляет больше шансов на получение высокооплачиваемой работы и комфортной жизни. Более образованные люди легче обучаются, управляют полученными знаниями и, как результат, добиваются большего.

     Первым высшим учебным заведением в Европе был Константинопольский университет, основанный в 425 году и получивший статус университета в 848 году. Старейший в мире непрерывно действующий вуз — основанный в 859 году в городе Фес, Марокко университет Аль-Карауин. В том же IX веке появился Университет Салерно, просуществовавший до 1861 года, а также литературные школы в Велики-Преславе и Охриде, основанные болгарским царём Борисом I.

     В XI в. был открыт Болонский университет, первоначально представлявший собой школу, где на основе римского права разрабатывались юридические нормы. На базе нескольких монастырских школ в конце XII века вырос Парижский университет; в 1117 году Оксфордский университет уже проводил обучение студентов, и, согласно истории, после конфликта профессуры и студентов с жителями Оксфорда в 1209 году некоторые учёные бежали на север, где основали Кембриджский университет. Кроме Кембриджа в XIII в. был открыт целый ряд университетов: в Саламанке, Монпелье, Падуе, Неаполе, Тулузе. В XIV веке появляются университеты: в Праге (1348), в Кракове (1364), в Вене (1365), в Гейдельберге (1385), затем в Лейпциге (1409), в Базеле (1459) и т. д.

     Первым православным высшим учебным заведением в Восточной Европе стала Киево-Могилянская академия, датой основания которой считается 1632 год. В Китае учебным заведением, аналогичным университету, считается Академия Ханьлинь, открытая в VIII веке.

     В данной курсовой работе за объект исследования взято конкретное учебное заведение – Институт информатики и искусственного интеллекта ДонНТУ.

Рассмотрим основные этапы существования и историю Института:

• 1991 — научно-исследовательский Институт проблем искусственного интеллекта на базе специального конструкторского бюро «Интеллект». В то время занимал два небольших здания на территории Донецкого научно-исследовательского угольного института (ДонУгИ).
• 1993 — первый набор студентов (23 чел).
• 1993 — второй набор студентов (3 группы по 20-25 чел) по специальности 2204 «Программное обеспечение»
• 1995 — переезд студентов и ученых на 3 и 4-й этаж ПТУ-6 по адресу пр-т Богдана Хмельницкого, д. 84. С тех пор институт и ПТУ существуют совместно в одном здании. Перечень специальностей и количество учеников в ПТУ-6 постоянно сокращается, в то время как институт расширяется.
• 29 мая 1997 — Постановлением Кабинета Министров Украины (от 29.05.1997, No.526) на базе научно-исследовательского Института проблем искусственного интеллекта было создано высшее учебное заведение — Донецкий государственный институт искусственного интеллекта (ДонГИИИ).
• 2001 — институт включён в перечень учреждений Отделения информатики Национальной академии наук Украины (НАНУ).
• 23 декабря 2003 — институту присвоен IV уровень аккредитации.
• 18 февраля 2004 — специальная статистическая служба США сообщила, что продан миллионный диск, созданный дочерней организацией ДонГИИИ (компания MausSoft), — мультимедийное пособие «Английский и немецкий язык для детей».
• 2007 — Указом Кабинета Министров Украины институту повышен уровень аккредитации и ДонГИИИ переформирован в Государственный университет информатики и искусственного интеллекта.
• 2011 — Решением Кабинета министров Украины от 6 апреля 2011 года №284-р Государственный университет информатики и искусственного интеллекта реорганизуется путем присоединения к Донецкому национальному техническому университету (ДонНТУ).

     Основные направления научной деятельности Института:

• создание интеллектуальных интерфейсов и компьютеров нового поколения;
• опытно-конструкторские разработки;
• создание робототехнических систем и компьютеров нового поколения;
• решение общетеоретических и прикладных проблем искусственного интеллекта;
• компьютерная обработка и распознавание речевых и зрительных образов;
• создание естественноязыковых интерфейсов современных компьютеров и распознавание речевых образов;
• внедрение элементов искусственного интеллекта при создании интеллектуальных роботов;
• внедрение современных компьютерных технологий в медико-биологические исследования функциональных возможностей человеческого мозга;
• внедрение современных компьютерных технологий в сферу образования: создание интеллектуальных информационно-обучающих систем и разработка компьютерных учебников и учебных пособий;
• внедрение современных компьютерных технологий в сферу психофизиологических исследований интеллектуальной деятельности человека: разработка тестов для определения общего уровня и количественной оценки интеллектуальных способностей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. СИСТЕМА ФОРМАЛИЗОВАННЫХ МОДЕЛЕЙ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ.

 

• 1.1. Морфологическая модель системы.

•           Морфологическая модель – это совокупность моделей:
• модель «черный ящик»;
• модель состава;
• модель структуры.

•          Модель «черный ящик» - модель системы, представляющая собой «черный ящик» с известными выходными и входными параметрами и неизвестным внутренним устройством. Исследуя известные параметры, с помощью такой модели можно получить представление о внутреннем устройстве системы «Институт», это показано на Рис.1.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Рис. 1.1. – Модель «черный ящик»

• При построении модели «черного ящика» для системы «Институт» был выделен вход «абитуриенты» (связь с внешней средой, которая поступает в систему).

• Выходы (целевые продукты системы):
• магистры;
• специалисты.

• Известно, что под границей системы подразумевается линия или поверхность в некотором пространстве, которая разделяет систему и окружающую среду. В данном случае границей системы будет территория института, которая выделена государством для существования этой системы и ее полного функционирования.

• Внешняя среда – совокупность всех объектов вне границы системы, изменение свойств которых, влияет на систему, а также тех объектов, чьи свойства меняются в результате поведения системы. Внешней средой для системы «Институт» будут школы и предприятия.

•  Модель состава. Состав системы – это множество входящих в нее частей.

•  Система – это любой объект, состоящий из множества взаимосвязанных частей и существующий как единое целое.

• Подсистема – это часть системы с некоторыми связями и отношениями.

• Элемент – часть системы или подсистемы, дальнейшее дробление которого не имеет смысла.

• Модель состава изображена на Рис. 1.2.

         Институт объединяет в своем составе:

• 1. Кафедры:

•     а) САМ;

•     б) КСУ;

•     в) ПО;

•     г) ИС.

• 2. Факультет:

•     а) деканат;

•     б) группы студентов.

• 3. Руководство:

•     а) директор;

•     б) 1 – й заместитель директора;

•     в) 2 – й заместитель директора;

•     г) учебно-методический отдел;

•     д) диспетчерская.

• 4. Учебные помещения:

•     а) библиотека;

•     б) актовый зал;

•     в) спортивный зал;

•     г) аудитории.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Рис. 1.2. – Модель состава.

 

•  Модель структуры. Всякая система определяется не только составом своим частей, но также порядком и способом объединения этих частей в единое целое. Все части (элементы) системы находятся в определенных отношениях или связях друг с другом. Структура – это совокупность связей между элементами системы. Обозначим части и элементы системы «Институт» следующим образом:

• А1 – Институт:

•     А11 – Кафедры:

•           А111 – САМ;

•           А112 – КСУ;

•           А113 – ПО;

•           А114 – ИС.

•     А12 – Факультет:

•           А121 – деканат;

•           А122 – группы студентов.

•     А13 – Руководство:

•           А131 – директор;

•           А132 – 1 – й заместитель директора;

•           А133 – 2 – й заместитель директора;

•           А134 – учебно-методический отдел;

•           А135 – диспетчерская.

•       А14 – Учебные помещения:

•           А141 – библиотека;

•           А142 – актовый зал;

•           А143 – спортивный зал;

•           А144 – аудитории.

•         Определим основные связи между составляющими элементами Института (Рис. 1.3.):

 

• У11 –12       Заведующий кафедрой подчиняется непосредственно          

• У12 – 11      декану факультета (директору Института), в состав которого входит кафедра. Заведующий профилирующей кафедрой может отдавать распоряжения студентам только по той специальности, по которой осуществляется выпуск специалистов. Студентов другой специальности заведующий кафедрой может привлекать к выполнению какой-либо работы только с разрешения декана того факультета (директора Института), в ведении которого студенты этой специальности находятся.  

• У11 –13       Заведующий кафедрой принимает к исполнению поручения    

• У13 – 11      директора, выраженные в устной или письменной форме и непосредственно ему адресованные поручения 1 – го и 2 – го заместителей директора Института, работников научно-методического отдела.

• У13 – 14     Учебно-методический отдел совместно с работниками

• У14 – 13     диспетчерской определяют, в каких учебных помещениях необходимо заниматься группам студентов определенных специальностей, решение учебно-методического отдела подтверждается или опровергается директором, или его заместителем в отсутствие директора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.3. Графическая форма модели структуры.

1.2. Функциональная  модель системы

     Функциональное моделирование – это процесс моделирования функций, выполняемых рассматриваемой системой или объектом путем создания описательного, структурированного, графического изображения, показывающего что, как и кем делается в рамках функционирования объекта, связывающих эти функции с учетом имеющейся информации. Функциональная модель предназначена для изучения особенностей работы системы и ее назначения во взаимосвязи с внутренними и внешними элементами.

     Для разработки функциональной модели используются различные методологии,  к примеру, IDEF методология.

     Особенности IDEF: является методологией, легкоотражающей такие системные характеристики как управление, обратная связь и исполнители.

IDEF модели, ориентированные на функцию, называются функциональными моделями. Модели ориентированы на объекты системы называются моделями данных или информационными моделями, которые представляют собой структуру информации, необходимой для поддержки функций системы и среды.

По технологии IDEF функциональная модель – это набор тщательно взаимодействующих описаний, начиная с описания самого верхнего уровня всей системы и заканчивая подробным описанием деталей, называемых диаграммами. Система построения модели: создание диаграммы верхнего уровня, называемой контекстной диаграммой (А-0); декомпозиция этой диаграммы (А0); декомпозиция каждого из блоков диаграммы А0.

Для построения контекстной диаграммы необходимо определить главную функцию системы, ее входы и выходы, управление и механизм, с помощью которых выполняется функция системы.

Одной из главных функций системы «Институт» является выпуск специалистов и магистров. Для того, чтобы это изобразить, образуем контекстную диаграмму А-0 (Рис. 1.4.). Входом в диаграмму будут абитуриенты, на выходе получим специалистов и магистров, в качестве управления выступают законодательные акты МОНМСУ, а механизмом  Институт.

Рис.1.4. – Контекстная диаграмма А-0.

Главная функция разбивается на 4 функции (Рис. 1.5.):

• набрать студентов;
• организовать учебный процесс;
• обучать студентов;
• провести защиту дипломов.

     Входом в первую функцию являются абитуриенты и деньги, управлением служит Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины (МОНМСУ), механизмом выступает приемная комиссия, а на выходе – студенты и список студентов.

     Входом во вторую функцию является список студентов, управление – законодательные акты МОНМСУ, механизмом служит учебно-методический отдел, на выходе получаем расписание и учебный план.

     Входом в третью функцию будут расписание и учебный план, и студенты, механизм – преподаватели, на выходе – студенты, прошедшие курс обучения.

     Входом в четвертую функцию будут студенты, прошедшие курс обучения, механизм – студенты, на выходе – специалисты и магистры.

 

 

 

Рис. 1.5. – Диаграмма А0

     Декомпозируя блок 1 диаграммы А0 , получаем диаграмму А1 (Рис. 1.6.). Она состоит из 3 функций:

• провести агитационную кампанию;
• провести День открытых дверей;
• провести прием документов.

     Входом в функцию, содержащейся в блоке 1.1., служат деньги, управлением выступает руководство Института, механизм – студенты и сотрудники Института, на выходе получим рекламу.

     Входом в функцию из блока 1.2. послужат реклама и абитуриенты, управление – руководство Института, механизм – Институт, на выходе – абитуриенты, получившие информацию об Институте.

     Входом в третью функцию, находящейся в блоке 1.3., будут абитуриенты, получившие информацию об Институте, управление – руководство Института, механизм – сотрудники приемной комиссии, выход – набор студентов.

 

 

 

Рис. 1.6. – Диаграмма А1

     Декомпозируя блок 2 диаграммы А0 , получим диаграмму А2 (Рис. 1.7.). Она состоит из 4 функций:

• образовать группы студентов;
• определить преподавательский состав;
• подобрать программу для обучения студентов;
• создать учебные планы и расписание.