Примеры моделей с обратной связью. Обратная связь по модели SBI

>>Информатика: Управление с обратной связью

§ 26. Управление с обратной связью

Основные темы параграфа:

♦ линейный алгоритм;
♦ обратная связь;
♦ модель управления с обратной связью;
♦ циклы и ветвления в алгоритмах;
♦ системы с программным управлением.

Линейный алгоритм

Если внимательно обдумать рассмотренные в предыдущем параграфе примеры, то можно прийти к выводу, что строго в соответствии со схемой на рис. 5.2 работает только система «светофор - автомобили». Светофор «не глядя» управляет движением машин, не обращая внимания на обстановку на перекрестке. Вот алгоритм работы светофора:

КРАСНЫЙ-ЗЕЛЕНЫЙ-ЖЕЛТЫЙ-КРАСНЫЙ-ЗЕЛЕНЫЙ-ЖЕЛТЫЙ-КРАСНЫЙ и т. д.

Такой алгоритм называется линейным или последовательным.

Обратная связь

Совсем иначе протекает процесс управления телевизором или собакой. Прежде чем отдать очередную команду, человек смотрит на состояние объекта управления, на результат выполнения предыдущей команды. Если он не нашел нужную передачу на данном канале, то он переключит телевизор на следующий канал; если собака не выполнила команду «лежать!», хозяин повторит эту команду.

Из этих примеров можно сделать вывод, что управление происходит эффективнее, если управляющий не только отдает команды, т. е. работает прямая связь, но и принимает информацию от объекта управления о его состоянии. Этот процесс называется обратной связью.

Обратная связь - это процесс передачи информации о состоянии объекта управления управляющему объекту.

Модель управления с обратной связью

Управлению с обратной связью соответствует схема, изображенная на рис. 5.3.

Циклы и ветвления в алгоритмах

Вот как можно записать алгоритм поиска нужной передачи по телевизору:

ВКЛЮЧИТЬ ТЕЛЕВИЗОР НА 1-М КАНАЛЕ
ПОКА НЕ БУДЕТ НАЙДЕНА ИСКОМАЯ ПЕРЕДАЧА,
ПОВТОРЯТЬ:
ПЕРЕКЛЮЧИТЬ ТЕЛЕВИЗОР НА СЛЕДУЮЩИЙ
КАНАЛ

В этом алгоритме содержится указание на повторение одних и тех же действий (переключить канал) по некоторому условию (пока не найдем передачу). Такой алгоритм называется циклическим.

Если вместо светофора на перекрестке дорог работает милиционер-регулировщик, то управление движением станет более рациональным. Регулировщик следит за скоплением машин на пересекающихся дорогах и дает «зеленую улицу» в том направлении, в котором в данный момент это нужнее. Нередко из-за «безмозглого» управления светофора на дорогах возникают «пробки». И тут непременно приходит на помощь регулировщик.

Назовем пересекающиеся дороги: Дорога-1 и Дорога-2. Логика управления движением описывается следующим алгоритмом:

ЕСЛИ НА ДОРОГЕ-1 СКОПИЛОСЬ БОЛЬШЕ МАШИН
ТО ОТКРЫТЬ ДВИЖЕНИЕ ПО ДОРОГЕ-1
ИНАЧЕ ОТКРЫТЬ ДВИЖЕНИЕ ПО ДОРОГЕ-2

Здесь по определенному условию происходит выбор одного из двух действий. Такой алгоритм называется ветвящимся. Проверка выполнения условия и в первом и во втором примере стала возможна благодаря обратной связи: телезритель наблюдает за состоянием телевизора, милиционер наблюдает за состоянием движения на дорогах.

В варианте управления без обратной связи алгоритм может представлять собой только однозначную (линейную) последовательность команд. При наличии обратной связи и «интеллектуального» управляющего объекта алгоритмы управления могут иметь сложную структуру, содержащую альтернативные команды (ветвления) и повторяющиеся команды (циклы).

При наличии обратной связи алгоритм может быть более гибким, допускающим проверку условий, ветвления и циклы.

Системы с программным управлением

Принцип управления с обратной связью и есть основной закон, открытый кибернетической наукой. Он действует в системах самой разной природы: технических, биологических, социальных.

Системы, в которых роль управляющего объекта поручается компьютеру, называются автоматическими системами с программным управлением.

Для функционирования такой системы, во-первых, между компьютером и объектом управления должна быть обеспечена прямая и обратная связь, во-вторых, в память компьютера должна быть заложена программа управления (алгоритм, записанный на языке программирования). Поэтому такой способ управления называют программным управлением.

Программное управление широко используется в технических системах: автопилот в самолете, автоматическая линия на заводе, ускоритель элементарных частиц в физической лаборатории, атомный реактор на электростанции и пр.

Коротко о главном

Управляющая информация передается по линии прямой связи в виде команд управления; по линии обратной связи передается информация о состоянии объекта управления.

Без учета обратной связи алгоритм управления может быть только линейным, при наличии обратной связи алгоритм может иметь сложную структуру, содержащую ветвления и циклы.

Системы, в которых роль управляющего объекта выполняет компьютер, называются автоматическими системами с программным управлением.

Вопросы и задания

1. Что такое обратная связь в процессе управления?
2. Какую структуру имеет управляющий алгоритм в системе без обратной связи?
3. Какую структуру может иметь управляющий алгоритм при наличии обратной связи?
4. Что такое система с программным управлением?
5. Проанализируйте систему «учитель-класс» как систему управления. Кто здесь управляющий объект, кто - объект управления? Какие действуют механизмы прямой и обратной связи?
6. Придумайте ситуации на уроке, когда учитель использует ветвление или цикл, принимая управляющие решения.
7. Назовите систему, в которой учитель является объектом управления. Проанализируйте ее.
8. Опишите систему обучения, в которой роль учителя выполняет компьютер. Какие механизмы прямой и обратной связи действуют в такой системе? В чем преимущества и в чем недостатки компьютерного обучения по сравнению с традиционным?

И. Семакин, Л. Залогова, С. Русаков, Л. Шестакова, Информатика, 9 класс
Отослано читателями из интернет-сайтов

Планы уроков информатики , скачать тесты бесплатно, всё для учителя и школьника в подготовке к уроку по информатике 9 класс , домашние задания, вопросы и ответы

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку,

Обратная связь является необходимой частью работы с персоналом. Всем руководителям нужны конкретные и полезные предложения по улучшению работы, но не каждый может наладить общение со своими сотрудниками. Предлагаем вам модель построения эффективной обратной связи с персоналом.

Обратная связь работает только там, где в улучшениях заинтересованы обе стороны. Создание такой среды требует времени. Если это просто политика компании или очередная «охота на ведьм», у вас не получится построить доверительные отношения с персоналом. Вот несколько ключевых моментов, которые должны вам помочь:

. Объективность - обсуждайте проблемы на основе фактов, а не под влиянием эмоций.
. Прямота - не намекайте, а задавайте прямые вопросы, это помогает обеим сторонам лучше понять проблему.
. Сдержанность - не переходите на личности, конфликты только мешают работе.
. Конкретика - не начинайте разговор, если у вас нет конкретных примеров.
. Информирование - не предлагайте готовые решения, сначала опишите суть проблемы.
. Адресность - решите, что лучше - общее собрание или персональное общение.
. Уважение - это лучший и самый быстрый способ создать правильную среду для обратной связи.

Предлагаемая модель включает 4 шага и работает следующим образом:

Шаг 1: Наблюдение

Руководитель: Сообщает о своих конкретных наблюдениях (только факты, никаких эмоций). Информация должна быть достаточно четкой и ясной, не требующей обсуждения.
Сотрудник: Слушает. Сдерживает эмоции.
Например: «Я заметил, что в последнее время Вы постоянно опаздываете на совещания».

Шаг 2: Последствие

Руководитель: Говорит о конкретных последствиях, вызванных некорректным поведением сотрудника. Опять же, они должны быть четкими и ясными.
Сотрудник: Слушает. Сдерживает эмоции.
Например: «Совещания начинаются позже, и, остальным сотрудникам, вместо того чтобы работать, приходится ждать Вас».

Шаг 3: Пауза

Руководитель: Делает паузу. Это очень важный шаг. Он необходим, чтобы избежать поиска оправданий или негативных эмоций. Возможно, вы немного нервничаете, но не торопитесь.
Сотрудник: Задает уточняющие вопросы (если необходимо). Важно, чтобы он осознал свой проступок и его последствия. Не переходите к обсуждению, пока сотрудник не признает имеющуюся проблему.

Шаг 4: Обсуждение

Руководитель: Вносит конкретные предложения, как избежать подобной ситуации в будущем. Это только предложения. У вас нет полной информации, поэтому решение не может быть безапелляционным.
Сотрудник: Слушает и участвует в обсуждении того, как впредь не повторять ошибок. Предполагается, что он уже согласен с проблемой.
Например: «Я предлагаю Вам установить напоминание в своем мобильном телефоне».
На этом шаге вы можете узнать истинную причину случившегося, что, возможно, изменит ваше предложение.
Например, если сотрудник опаздывал из-за того, что в это время нет общественного транспорта, то лучшее решение - просто перенести совещание.

Данную модель можно эффективно применять на практике. Она очень полезна как с психологической, так и с профессиональной точки зрения.

По материалам

Теперь, когда вы углубились в групповое обще­ние, - вы уже выступили, все вас выслушали и за­дали хорошие вопросы, - как же убедиться, что вас поняли правильно? Вы можете запросить обратную связь.

Существует два основных типа обратной связи: направляющая и суммирующая. Направляющая об­ратная связь представляет собой информацию, ко­торая предоставляется в процессе взаимодействия. Например, учитель обеспечивает обратную связь студенту в процессе доклада. Другой пример - это личные оценки студента, которые он получает в те­чение семестра. Студенты могут оценить свои ре­зультаты, если нужно, внести определенные изме­нения для улучшения ситуации. Образующая обрат­ная связь помогает нам скорректировать наши действия в процессе.

Суммирующая обратная связь - это информа­ция, предоставляемая после выполнения задания. Если говорить о приведенных выше примерах, сум­мирующая обратная связь будет иметь место, если учитель, не говоря ни слова во время доклада сту­дента, после его завершения дает негативную оцен­ку, или если учитель, который не ставит никаких оценок в течение семестра, в конце семестра выво­дит окончательную оценку. В каждом из этих слу­чаев у студента не было возможности оценить свои действия. Одна суммирующая обратная связь мо­жет стать причиной отклонения от курса, причем сам человек ничего не будет знать до самого конца. Нравственно ли это? Если вам интересно, как у вас дела, запрашивайте направляющую обратную связь.

В некоторых языках направляющая обратная связь, можно сказать, внутренне присущий элемент. Уайт (White, 1989) выяснил, что японцы, рожденные и выросшие в Японии, использовали больше ка­налов обратной связи, по сравнению с американца­ми. Каналы обратной связи - это реакция слушате­ля в процессе общения, которая дает нам информа­цию о том, понял ли нас человек или придется прояснить некоторые моменты. В процессе межкуль­турной коммуникации с американцами японцы не меняли свой стиль выслушивания и вне зависимос­ти от того, с кем они разговаривали, - с приятелем-японцем или с американцем - продолжали исполь­зовать каналы обратной связи. Американцы, разго­варивающие с японцами, «понимали намек» и также испрользовали направляющую обратную связь. Од­нако в общении с другими американцами каналы об­ратной связи уже не использовались.

Но американцы - это далеко не безнадежный случай. Нас можно научить обеспечивать эффек­тивную обратную связь. Хаслетт и Огилви (Haslett & Ogilvie, 1992) предлагают следующие восемь ха­рактеристик эффективной обратной связи:

Говорите конкретно и понятно. Не говорите «Чушь собачья», говорите: «Я не уверен, что взорвать компьютер, - это хорошая мысль».

Аргументируйте свои комментарии (напри­мер: «Нас всех за это арестуют»).

Разделяйте людей и проблему. Иногда умные люди говорят абсолютные глупости. Вы може­те назвать мысль бессмысленной (глупая - это слишком сильно), но не называйте глупым че­ловека, предложившего эту мысль. Как мы уже видели, люди начинают защищаться (и пра­вильно делают), если им кажется, что на них нападают, и перестают вас слушать.

Смягчайте негативные сообщения. Они и так покажутся более резкими, чем вы сами того хотели (Oyster, 1982). Нет необходимости пси­хологически «размазывать» человека.

Перемежайте негативные сообщения позитив­ными. В высказанной мысли должно быть что-то полезное или креативное. Если вы только и делаете, что критикуете, люди перестают вас слушать. Они заранее знают, что вы хотите ска­зать. Если же вы чередуете похвалу и негатив­ные комментарии, это будет выглядеть так, словно вы выделяете положительные аспекты, а не просто отвергаете все предложенное. В та­ком случае ваша обратная связь скорее дойдет до адресата.

Представляйте конфликтные ситуации как проблему обеих сторон. Если я вам скажу, что вы поставили группу в неприятное положение, вы начнете защищаться. Если же я буду гово­рить о проблеме, которая стоит перед всей группой, мы сможем эффективно работать вместе над решением этой проблемы. Мы опять станем коллегами, а не противниками.

Выбирайте подходящее время. Если кто-то уже огорчен по какому-то поводу, это не луч­шее время для того, чтобы давать обратную связь, даже если она носит позитивный харак­тер. С другой стороны, не стоит задерживать свои комментарии до тех пор, пока не станет слишком поздно что-то делать.

Используйте правильный способ передачи сооб­щения. Будьте вежливы. Не обвиняйте собе­седника. Ведите себя профессионально.

4. 2. Информация в моделях с обратной связью

Экономическая и промышленно-сбытовая деятельность представляет собой замкнутую информационную систему с обратной связью. Модели таких систем должны сохранять замкнутый контур, в условиях которого создается так много интересных моментов в поведении системы.

В информационной системе с обратной связью те или иные явления порождают информацию, которая служит основой для решений, управляющих действиями, направленными на изменение этих явлений. Цикл непрерывен. Мы не можем определенно говорить о каком-то начале или конце цепи. Это замкнутый контур.

Данное общее определение охватывает большинство действий отдельных индивидов, а также проявлений общественной и технической деятельности. Экономический цикл есть одно из проявлений изменяющихся во времени взаимодействий, которые происходят в контурах систем с обратной связью. На уровне отдельной фирмы увеличение продаж, превышающее производственную мощность предприятия, порождает планы расширения производства, что восстанавливает равновесие между спросом и объемом выпуска продукции. Сокращение же сбыта и рост запасов могут вызвать активизацию мероприятий по расширению рынка, чтобы увеличить продажи до уровня производства.

Необходимость совершенствования продукции вызывает затраты на исследования, технический прогресс, развитие конкуренции, порождая потребность в дальнейшем обновлении изделий и в еще более широких исследованиях. Все эти, как и другие решения в области управления, принимаются в рамках информационной системы с обратной связью, когда решение в конечном счете воздействует на среду, которая его вызвала.

Общее представление об информационной системе с обратной связью важно потому, что оно характеризует поведение системы в целом, которое не может быть выяснено рассмотрением отдельных ее частей. Схема взаимосвязей в системе, усиления, вызванные решениями и правилами поведения, запаздывания действий, а также искажения информации - все это, вместе взятое, определяет устойчивость системы и ее развитие. Как мы видели в главе 2, сочетание самых обычных действий фирмы может вызвать колебания в производстве, занятости рабочих и в использовании мощностей. Поскольку одно действие порождает другое и так далее и может вновь вернуться к первому, это порождает неустойчивость, которая характерна для обегающих устройств в регулирующих механизмах. Надо очень тщательно подходить к правильному отражению запаздываний, искажений информации и факторов, определяющих решения.

Временные зависимости. Поведение информационных систем с обратной связью тесно связано с временной последовательностью во взаимоотношениях между разными действиями в системе. Запаздывания возникают на каждой стадии деятельности системы - при принятии решений, в процессах транспортировки, при усреднении данных, а также в форме всякого рода запасов и остатков материальных ценностей.

Переменные величины такого рода накоплений должны быть тщательно зафиксированы и представлены в модели, если соответствующие интервалы времени являются существенными. В пунктах этих накоплений могут возникать или преднамеренно создаваться запаздывания между темпами потоков на входе и выходе. Основное назначение материальных запасов состоит в некотором разобщении темпов этих потоков во избежание необходимости обеспечить точное соответствие в каждый данный момент между поступлением товаров и темпами их отпуска. Уровень запасов колеблется в зависимости от разности темпов потоков.

Мы должны предусмотреть резервуары в каналах движения информации и заказов совершенно так же, как и в потоках материальных ценностей. Такие резервуары будут включать задолженность по невыполненным заказам, заказы в пути, отправленные почтой, принятые и еще не выполненные решения, собранные и обработанные, но еще не использованные сведения. Резервуары материальных ценностей содержат незавершенное производство, запасы готовой продукции и товары в пути. Резервуары в денежном потоке отражают банковскую наличность и полученные ссуды. Резервуары в потоках людей охватывают всех работающих, различные категории не имеющих работы, а также потребителей и акционеров. Резервуары основных средств включают производственные сооружения и оборудование, разделенные, если нужно, по сроку службы, типу, производительности и долговечности.

Хотя запаздывания очень важны и наши системы не могли бы отразить без запаздываний свойственные Им тенденции неустойчивости, тем не менее совершенно неправильно считать, что все запаздывания в системе вредны. Также неверно, будто практический путь совершенствования системы всегда состоит в сокращении запаздываний.

Метод построения модели и типы используемых уравнений дают возможность отразить запаздывания либо по их средней продолжительности, либо по их текущим значениям, в полном соответствии с тем, как мы представляем себе возникновение запаздываний на практике. Ни интервал решений в уравнениях, образующих модель, ни интервалы, в течение которых может быть выполнен сбор данных в реальной системе, не должны играть определяющей роли при установлении запаздываний в модели.

Усиление. Усиление - самое важное свойство, определяющее поведение информационных систем с обратной связью. Термин «усиление» используется здесь не в качестве технического, а подразумевает большую реакцию той или иной части системы, чем это оправдывается на первый взгляд вызвавшими ее причинами. Например, мы часто наблюдаем, что колебания темпов производства на заводе значительно превосходят величину изменений в темпах розничных продаж.

Усиление встречается во многих областях рассматриваемой социальной системы. Оно возникает, как это будет показано ниже, как результат определенных правил принятия решений, регулирующих темпы потоков. Образ действий и результирующие решения должны быть тщательно изучены, поскольку они являются источником усиления в социальных системах.

Усиление возникает во многих местах. Заказы на товары не только воспроизводят темп продаж: в дополнение к этому выдаются заказы для увеличения товарных запасов, для заполнения каналов товародвижения и для спекуляции. Усиление возникает при использовании многих методов прогнозирования и предвидения, например когда экстраполяция прежнего роста темпов ведет к чрезмерным капиталовложениям для увеличения производственных мощностей. Усиление вызывается также тенденцией заказывать заблаговременно в случаях замедления поставок. Выдача заказов на будущее время в периоды повышения цен и задержка заказов при их снижении тоже порождают явления усиления. Все это имеет важнейшее значение в отражении факторов, регулирующих развитие и устойчивость промышленно-сбытовой системы.

Искажение информации. Информация является вводом для принятия решений, и потому решения подвержены влиянию всех факторов, которые воздействуют на потоки информации. Она может быть искажена не только запаздываниями и усилением. Информация изменяется при усреднениях и суммировании сведений об отдельных операциях для получения сводных данных, используемых руководством при принятии решения. Информация по-разному интерпретируется различными людьми и организациями. Предубеждения, прежний опыт, добросовестность, надежды и внутренняя обстановка организации - все это ведет к нарушениям потоков информации. Информация содержит в себе ошибки и случайные шумы, а также невыявленные возмущения, источники которых лежат вне системы.

Так как информация является своего рода сырьем при выработке решений, ее искажение должно учитываться в модели, чтобы правильно представить принятие решений. Особое внимание следует уделить тому, какая информация практически доступна и применяется в каждом пункте системы, потому что значительная часть информации недоступна, а немалая ее доля, практически доступная, не используется, причем часто применяется не наиболее полезная информация.

Как зарабатывать на проверенных бизнес-моделях Ваш сайт могут купить – даже до того, как он начнет привлекать большое количество трафика, – если будет очевиден спрос аудитории на новую версию уже популярного сервиса. Именно таким способом братья Сэмвер заработали