Телекомунікаційне інформаційно-освітнє середовище: модель взаємодії двох інформаційних потоків

Telecommunication information educational environment (TIEE) is interpretated as a system that consists of two subsystems and two macrovariables, namely the number of information resources provided by the TIEE and the number of information users. A TIEE model has been constructed, which is an autono...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2019
Main Author:	Kolos, V. V.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" 2019
Online Access:	https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/165437
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	System research and information technologies
Download file:

Institution

System research and information technologies

_version_	1867334354472009728
author	Kolos, V. V.
author_facet	Kolos, V. V.
author_institution_txt_mv	[ { "author": "V. V. Kolos", "institution": null } ]
author_sort	Kolos, V. V.
baseUrl_str	http://journal.iasa.kpi.ua/oai
collection	OJS
datestamp_date	2019-04-25T14:46:04Z
description	Telecommunication information educational environment (TIEE) is interpretated as a system that consists of two subsystems and two macrovariables, namely the number of information resources provided by the TIEE and the number of information users. A TIEE model has been constructed, which is an autonomous dynamic system of the first order with time as a development factor. Possible stationary system states and conditions for their existence are considered. A criterion for comparative analysis is formulated.
first_indexed	2025-07-17T10:24:50Z
format	Article
fulltext	© В.В. Колос, 2006 Системні дослідження та інформаційні технології, 2006, № 1 71 УДК 681.516.72:519.6 ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННАЯ ИНФОРМАЦИОННО- ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ СРЕДА: МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДВУХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПОТОКОВ В.В. КОЛОС Обоснована интерпретация телекоммуникационной информационно-образо- вательной среды (ТИОС) как бинарной системы, двумя макропеременными которой являются количество информационных ресурсов, предоставляемых средой, и количество индивидов, использующих информацию. Построена мо- дель ТИОС — автономная динамическая система первого порядка, ее фактор развития— время. Рассмотрены возможные стационарные состояния системы и условия их существования. Сформирован критерий сравнительного анализа ТИОС. ВВЕДЕНИЕ Основным тезисом эволюционного моделирования является замена процес- са моделирования сложного объекта моделированием его эволюции. Сама же эволюция, как известно, заключается в самоусовершенствовании (само- организации) исследуемого объекта, представленного в виде соответствую- щего прогноза (прогностического алгоритма [1], уравнений изменения су- щественных переменных [2] и др. работы). В проблемах прогноза и оценки различных явлений часто необходимо моделировать динамику изменения основных параметров исследуемой сис- темы с учетом ее взаимодействия с окружающей средой, например, распро- странения информации. Во многих случаях важна не количественная оценка соответствия критериям оптимальности, а возможность качественно оце- нить динамику развития и провести сравнительный анализ различных эво- люционных схем. Таким образом, процесс эволюционного моделирования сложной системы дает возможность поиска траекторий системы, не только допустимых с точки зрения имеющихся критериев рациональности, но и обеспечивающих наиболее благоприятные результаты самоорганизации. Одним из проявлений обратной связи в контексте эволюционной тео- рии является влияние возникающих в процессе эволюции макроскопических структур на микроскопические события [3]. Развитие коммуникационных возможностей общества породило возникновение таких макроскопических явлений, как всевозможные сетевые структуры, функционирование которых базируется на использовании телекоммуникаций, в частности компьютер- ных [4–7]. В свою очередь, данные макроскопические структуры не могут не оказывать влияния на такие микроскопические события, как передача информации между индивидами (односторонняя и двусторонняя) и, вследс- твие изменения характера последней, на создание информационных сущно- стей, подлежащих обработке и транспортированию с помощью современ- ных средств телекоммуникации. В.В. Колос ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2006, № 1 72 Одним из наиболее распространенных представителей макроскопиче- ских сетевых сущностей в современном социуме является телекоммуника- ционная информационно-образовательная среда, представляющая собой со- циально-техническую систему [8]. Следует отметить, что в области изучения подобных систем ощущается недостаток в моделях, основанных на системах разумных гипотез, на которые можно опереться. Телекоммуникационная информационно-образовательная среда (ТИОС) — это виртуальная среда, обеспечивающая своих участников ин- формационными, учебными и методическими ресурсами, а также средства- ми реализации учебной, обучающей и совместной деятельности на базе гло- бальных компьютерных коммуникаций. В связи с этим представляет интерес исследование динамики процессов получения информации индивидами и продуцирования информационных ресурсов в рамках функционирования ТИОС, главными целями которой являются: • Распространение информации. • Продуцирование и экспертиза, т.е. качественная оценка (определе- ние ценности, степени старения) информационных ресурсов, представляе- мых ТИОС. Данный вывод можно сделать, исходя из анализа эволюции образова- тельных сред и особенностей функционирования современных ТИОС [8]. Знание хода протекания процессов распространения информации и проду- цирования информационных ресурсов поможет сделать анализ текущего состояния ТИОС и прогнозирования динамики ее функционирования. Кро- ме того, появится возможность определить характер необходимых измене- ний параметров ТИОС (управляющих воздействий) для обеспечения желае- мых значений характеристик функционирования. Таким образом, цель данной работы — предложить способ моделиро- вания основных информационных процессов ТИОС для оценивания и про- гнозирования ее динамики с целью эффективного и целенаправленного мо- ниторинга. ВЫБОР МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ Науковедческий анализ показал, что большинство формализованных моде- лей развития науки и культуры [11] основано, как правило, на концепции экспоненциального роста ее основных параметров, многократно подтвер- жденной эмпирически и исследованной теоретически [12]. Данный подход вполне применим к моделированию ТИОС, поскольку она может быть рас- смотрена как подобласть соответствующего направления или области науки или культуры с высокой интенсивностью информационного взаимодействия и скоростью обновления продукции. По экспоненте растут не только такие легко измеримые внешние показатели науки и культуры, как ассигнования, кадры, публикации, технологические параметры, но и изобретения, откры- тия, нововведения. С физической точки зрения подобная модель может быть интерпретирована как система с положительной обратной связью, которая, как известно, порождает неустойчивые решения, неограниченно возрас- тающие во времени. Применяя такие модели для описания эволюции како- Телекоммуникационная информационно-образовательная среда: модель взаимодействия … Системні дослідження та інформаційні технології, 2006, № 1 73 го-либо направления или области науки и культуры, следует учесть, что на практике за этапом лавинного роста, например научной продукции в неко- торой области, наступает период относительного насыщения и стабилиза- ции, а иногда и падения. В итоге — отток специалистов. Это мы наблюдаем и в динамике большинства веб-сайтов. Для дальнейшего роста научных дос- тижений требуется смена парадигмы или так называемая «научная револю- ция», после которой область начинает развиваться на качественно новом уровне [13]. Таким образом, корректная математическая интерпретация описанного механизма эволюции требует внести в модель фактор, ограничивающий рост достижений, например, нелинейность. Это выглядит вполне естествен- ным, если учесть, что подавляющее большинство процессов в природе и обществе носит нелинейный характер. Из описанного выше можно сделать вывод о том, что на этапе построе- ния моделей невозможно обойтись без математического формализма. Выде- лим две причины такой необходимости: 1) накопление большого фактиче- ского материала по кругу исследуемых явлений и 2) относительная сложность связей между явлениями. При этом усложняются описательный и чисто содержательный подходы в соответствующих областях из-за своей громоздкости и нерезультативности, что требует поиска более эффективно- го способа описания, основанного на языке математики и нелинейной дина- мики. Процесс усложняется также из-за того, что в отличие от естественных и чисто технических систем ТИОС носит общественный характер и, обладая социальными признаками, является социально-технической системой. По этой причине существуют сложности ее математического описания, во мно- гом близкие общим трудностям применения математики к социальным ас- пектам той или иной научно-технической проблемы. Прежде всего, это от- сутствие точных количественных характеристик, отражающих содержание таких понятий, как знания, продуктивность научной и образовательной дея- тельности, ценность ее результата. Так, например, невозможно однозначно и четко определить связь между количеством научной, информационной и образовательной продукции и качеством соответствующей деятельности. Исходя из описанного выше, обоснованное описание динамики инфор- мационных процессов в рамках ТИОС должно базироваться не столько на количественном анализе, сколько на исследовании и качественной интер- претации внутренних механизмов функционирования — информационных процессах. В данном рассмотрении под информационным процессом бу- дем понимать процесс последовательного во времени перемещения и пре- образования информационных потоков. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ Качественным показателем интенсивности распространения информации несомненно является динамика количества ее носителей. Носитель информации — это психологический, целеустремленный индивид [14], запомнивший информацию, полученную в рамках ТИОС в результате информационного взаимодействия. В.В. Колос ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2006, № 1 74 Качественным показателем процесса стремления к достижению второй цели ТИОС является динамика количества цифровых информационных ре- сурсов, являющихся объектом хранения ТИОС и предоставляемых ее участ- никам. Таким образом, ТИОС можно рассматривать как специальное ин- формационное пространство, состоящее из объектов двух видов: 1) информационные ресурсы; 2) психологические, целеустремленные индивиды, которые могут вы- полнять все или некоторые из следующих функций: а) реципиент информационных ресурсов, б) реципиент индивидуальной информации, источником которой явля- ется другой психологический, целеустремленный индивид), в) источник индивидуальной информации, г) продуцент информационного ресурса, д) эксперт информационных ресурсов. На данном пространстве определено отношение информационного взаимодействия. Таким образом, пространство характеризуется количеством информационных ресурсов (электронные публикации, методические реко- мендации, учебные объекты [15] и т.д.), а также и количеством носителей информации. Следовательно, с учетом определения информационное взаи- модействие представляет собой протяженный во времени процесс измене- ния состояния информационного пространства (количества информацион- ных ресурсов и/или носителей информации). Информационное взаимодействие может быть односторонним или дву- сторонним. Взаимодействие с информационными ресурсами всегда одно- стороннее (восприятие информационного ресурса или его генерация) — по- лудуплексный вариант [16]. Взаимодействие между индивидами может быть как полудуплексным, так и дуплексным. Во втором случае присутствуют два информационных потока, одновременно входящий и исходящий для каждого индивида. ОБОБЩЕННАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ТИОС Под обобщенной информационной моделью ТИОС будем понимать дина- мическую систему, отражающую характер изменения во времени двух основных макропеременных информационного пространства ТИОС — ко- личества носителей информации ( )(0 ty ) и количества информационных ре- сурсов ( )(1 ty ). Параметром (фактором развития) обобщенной информаци- онной модели является время )(t . Для построения обобщенной информационной модели ТИОС предста- вим ее как бинарную систему [17], состоящую из двух взаимодействующих подсистем (информационных потоков): 1) подсистемы распространения информационных ресурсов, качествен- ным показателем функционирования которой является количество индиви- дов, являющихся носителями информации, предоставляемой ТИОС (как че- рез взаимодействие с ресурсами, так и с помощью межличностного информационного взаимодействия); Телекоммуникационная информационно-образовательная среда: модель взаимодействия … Системні дослідження та інформаційні технології, 2006, № 1 75 2) подсистемы продуцирования информационных ресурсов, качествен- ным показателем функционирования которой является количество инфор- мационных ресурсов, представленных в цифровом виде и предоставляемых участникам ТИОС (целеустремленным индивидам). Под измеряемым показателем продуктивности в исследовании науки принято использовать количество продукции, т.е. публикаций [11]. В случае ТИОС список может быть расширен за счет методических материалов, учебных объектов, каталогов гиперссылок и других информационных мате- риалов, специфических для информационного взаимодействия в телеком- муникационных средах. Очевидно, что подсистемы взаимодействуют между собой, оказывая благотворное влияние друг на друга, т.е. с положительной обратной связью. Модели такого типа классифицируются как модели взаимодействия с горизонтальной структурой [18]. Они, в отличие от моделей типа «хищник– жертва» [19], описывают взаимодействия равноправных элементов, конку- рирующих либо кооперирующихся (как в случае ТИОС), находясь на одной иерархической ступени. Идеи и методы нелинейной динамики проникли фактически во все об- ласти науки, в том числе и гуманитарные [20]. Большой вклад в идеологию построения моделей взаимодействия в науке и культуре был сделан Г.Р. Иваницким. Его подход положен в основу представленной ниже моде- ли. Для того чтобы охарактеризовать развитие той или иной области зна- ния (полноправным представителем которой можно считать ТИОС), в нау- коведении, как правило, используют три основных показателя: 1) число публикаций; 2) количество научных сотрудников; 3) число эффективных связей между ними. Таким образом, выбор основных переменных информационного про- странства ТИОС однозначно согласуется с приведенным выше утвер- ждением, если число эффективных связей отразить в виде коэффициента интенсивности межличностного информационного взаимодействия в соот- ветствующей модели. Сформируем одну из возможных качественных моделей функциониро- вания ТИОС при ограничении экспоненциального роста переменных нели- нейностью. В качестве базовой выберем модель взаимодействия двух научных направлений с учетом ограничения экспоненциального роста дос- тижений [21], внеся некоторые коррективы. Сформулируем постулаты, оп- ределяющие вид нашей модели и отражающие особенности функциониро- вания ТИОС: • Подсистема продуцирования информационных ресурсов развивается пропорционально квадрату количества индивидов (это позволяет учесть эф- фект информационного взаимодействия между индивидами), что вполне согласуется с концепцией Г.Р Иваницкого. • Взаимодействие индивидов с информационными ресурсами увели- чивает не количество ресурсов, а количество индивидов, носителей инфор- мации, предоставляемой ТИОС. В.В. Колос ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2006, № 1 76 • Количество носителей информации изменяется пропорционально имеющимся информационным ресурсам. • Взаимодействие индивидов с информационными ресурсами ог- раничивает их экспоненциальный рост, что является результатом каче- ственной оценки (экспертизы) информационных ресурсов, определения сте- пени их старения. Приведенные выше постулаты декларируют то, что оба информацион- ных потока развиваются в режиме синергии (взаимного сотрудничества), т.е. положительной обратной связи. Построим математическую модель (обобщенную информационную мо- дель ТИОС), учитывая нелинейные свойства процессов и полагая их харак- тер логистическим [18]. 2bxax t x −= ∂ ∂ . Это представляется обоснованным, так как xa t x = ∂ ∂ описывает некий прирост макропеременной, а нелинейный член 2xb− ограничивает экспо- ненциальный рост решения и выражает убывание соответствующей макро- переменной, например, за счет старения информационных ресурсов, опро- вержения научных результатов, изменения сферы деятельности носителей информации. Учитывая также нелинейность, порожденную взаимодей- ствием подсистем, получаем следующую систему с сосредоточенными па- раметрами, фактором развития которой является время: ,10302111 ,0302)110(10 2 2 yylylyl t y ykykyyyk t y −+= ∂ ∂ −++= ∂ ∂ (1) где 1k — взвешенное среднее между отношением количества добавившихся носителей информации в единицу времени к общему количеству ресурсов (относительная частота посещения ресурсов индивидами, не являющимися носителями информации) и отношением количества носителей информации, посетивших ресурсы в единицу времени, к произведению количества носи- телей информации и количества ресурсов (фактически относительная часто- та посещения ресурсов носителями информации) — показатель доступности и актуальности ресурсов; 2k — отношение количества индивидов, осуществляющих межлично- стные коммуникации с индивидами, не являющимися носителями информа- ции в единицу времени, к общему количеству носителей информации (ко- эффициент активности носителей информации — показатель интенсивности межличностных коммуникаций); 3k — отношение доли выбывших носителей информации в единицу времени за счет забывания, изменения сферы деятельности, конкуренции к общему количеству носителей информации (интенсивность утраты носите- лей информации); Телекоммуникационная информационно-образовательная среда: модель взаимодействия … Системні дослідження та інформаційні технології, 2006, № 1 77 1l — отношение количества ресурсов, созданных локально (без теле- коммуникационного взаимодействия между индивидами) в единицу време- ни к общему количеству ресурсов (индекс воспроизводства ресурсов); 2l — отношение количества ресурсов, созданных в результате инфор- мационного взаимодействия в единицу времени к общему количеству воз- можных информационных взаимодействий (продуктивность виртуального сообщества); 3l — отношение доли выбывших ресурсов в единицу времени вследст- вие устаревания, проведения экспертизы, опровержения, включения в более унифицированные материалы, утраты актуальности к общему количеству носителей информации (индекс обесценивания ресурсов). Нетрудно заметить, что предлагаемая модель учитывает все функции ТИОС [8]: • Проведение дистанционного обучения (продуцируются знания, уме- ния и навыки обучаемых). • Поддержка постоянно существующего, проблемно-ориентированного, онлайнового сообщества, по крайней мере, двух видов: соответственно предметной области среды и вопросам преподавания в данной предметной области (продуцируются информационные ресурсы и знания участников сообщества). • Совместное решение задач. Примером могут служить временные проектные группы (продуцируются новые знания, представленные в электронном виде). • Создание, поддержка и сохранение информационно-образователь- ных ресурсов (продуцируются доступные информационно-образовательные ресурсы). • Обеспечение доступа к территориально-распределенным информа- ционным и образовательным ресурсам. Значения коэффициентов определяются в результате сбора и анализа статистических данных о функционировании ТИОС за конечный период наблюдений. Очевидно, что .03;02;01;03;02;01 ≥≥≥≥≥≥ lllkkk Та- ким образом, в качестве объекта исследования имеем автономную нелиней- ную динамическую систему первого порядка, удовлетворяющую условиям теоремы существования и единственности решения [22]. Причем решение данной системы имеет динамику, совпадающую с динамикой развития на- правлений науки или культуры, рассмотренной выше. Точный характер ре- шения определяется соотношением коэффициентов. Следовательно, можно утверждать, что построенная модель может претендовать на качественное описание процесса развития реальной ТИОС. Однако количественное опи- сание требует численных значений коэффициентов уравнений. Отметим, что коэффициенты ik отражают уровень реализации ТИОС функций проведения дистанционного обучения и обеспечения доступа к информационным ресурсам [8], коэффициенты il , в свою очередь, являются показателями обеспечения функций создания, поддержки и хранения ин- формационных ресурсов, а также возможностей совместного решения задач. В оценке реализации такой многоплановой функции, как поддержка онлай- В.В. Колос ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2006, № 1 78 нового сообщества, определенную роль играет каждый коэффициент из описываемого множества. Рассмотрим, с какой особенностью функционирования ТИОС связано равенство нулю каждого из коэффициентов. Соответственно определению смысловой нагрузки коэффициентов, функциональным особенностям ТИОС и анализу функционирования реальных сред можно утверждать, если 01=k , отсутствует возможность информационного взаимодействия с цифровыми ресурсами ТИОС; 02 =k , в ТИОС не реализуется функция обучения; 03 =k , нет оттока кадров и забывания информации, что может иметь место для закрытых онлайновых сообществ или временных также закрытых проектных групп и фактически нереально при интенсивной реализации функции обучения; 01=l , имеющиеся информационные ресурсы никак не связаны с созда- ваемыми (не способствуют разработке новых информационных материа- лов); 02 =l , отсутствует межличностное информационное взаимодействие; 03 =l , отсутствует экспертиза информационных ресурсов предостав- ляемых индивидам, что является весьма тревожным фактором особенно в контексте современного информационного кризиса. НЕКОТОРОЕ КАЧЕСТВЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОБОБЩЕННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ТИОС Для определения особых точек системы уравнения воспользуемся изокли- нами ее вертикалей и горизонталей. Исследование изоклин предоставляет исчерпывающую информацию о количестве и расположении состояний рав- новесия системы (1), а также зависимости их координат от соотношений коэффициентов, поскольку точки пересечения изоклин горизонталей и вер- тикалей и будут точками равновесия системы. Кроме того, по результатам исследования можно сформулировать условие неустойчивости решения системы и спрогнозировать темп движения к состоянию равновесия. Резуль- таты такого анализа состояния ТИОС позволят сформировать рекомендации по корректировке параметров системы для более результативного ее функ- ционирования, т.е. обеспечения более интенсивного распространения ин- формации и, возможно, более активного ее продуцирования и обновления. Обозначим )1,0( yyP и )1,0( yyQ соответственно правые части уравне- ний системы (1). Уравнения изоклин системы (1) имеют следующий вид: 0)1,0(1)1,0( =+ yyPcyyQ , 0)1,0(2)1,0( =+ yyQcyyP , где 1c и 2c — константы. При 01=c и 02 =c получаем соответственно уравнения изоклины го- ризонталей и вертикалей. Уравнение изоклины горизонталей имеет вид 031 02)0(1 2 yll ylyy g − −= . Телекоммуникационная информационно-образовательная среда: модель взаимодействия … Системні дослідження та інформаційні технології, 2006, № 1 79 Это кривая, состоящая из двух ветвей, расположенных в первом коор- динатном углу плоскости c координатными осями 0y , 1y и в отрицатель- ной полуплоскости оси y1. Когда 01=l — это прямая, совпадающая с осью 1y , и прямая 3 02)0(1 l ylyy g = (имеющиеся ресурсы не способствуют созданию новых). Когда 02 =l — это прямая, совпадающая с осью 0y — 0)0(1 =yy g (в результате информационного взаимодействия носителей информации ре- сурсы не создаются, поскольку оно отсутствует). При 03 =l (отсутствует экспертиза информационных ресурсов) имеем параболу в отрицательной полуплоскости y1 с вершиной в точке )0,0( 201 21 y l ly g −= . Одновременное равенство нулю двух коэффициентов системы приво- дит к невыполнению ее функций, т.е. вырождению среды и не представляет интереса. Изоклины горизонталей не существует, когда 3/10 lly = , т.е. когда ко- личество носителей информации равно отношению индекса воспроизводст- ва информационных ресурсов к индексу их обесценивания. Кроме того, изоклины горизонталей не существует, когда уравнение cyy g =)0(1 , c — константа, не имеет действительных корней, т.е. дискри- минант данного уравнения )1*243( 22 lcllc − меньше 0, что имеет ме- сто при 23 1240 l llc << . Следовательно, изоклины горизонталей не суще- ствует для ) 3 124,0(1 2l lly ∈ . Очевидно, что ни при каких значения коэффициентов системы (1) ветвь изоклины горизонталей из отрицательной полуплоскости y1 не переместит- ся в положительную. Уравнение изоклины вертикалей имеет вид )10(1 302 0)0(1 + +− = yk kykyyy v и состоит из двух ветвей. Один экстремум всегда находится в третьем углу плоскости, а второй — в четвертом или в точке )0,0( при 02 =k . Изоклины вертикалей не существует при 10 −=y и когда уравнение 1)0(1 cyy v = , 1c — константа, не имеет действительных корней, т.е. дис- криминант данного уравнения меньше 0. Рассмотрим, когда это может иметь место. Данный дискриминант имеет вид 11341111222 222 kckkckckk ∗∗∗+∗+∗∗∗+ . Анализ этого выражения дает основания утверждать, что изоклина вер- тикалей отсутствует для значений В.В. Колос ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2006, № 1 80 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ +∗∗−∗−−+∗∗+∗−− ∈ 1 3322322, 1 33223221 22 k kkkkk k kkkkky . Этот интервал всегда находится в отрицательной полуплоскости 1y . Если 01=k , то в ТИОС отсутствует взаимодействие индивидов с ин- формационными ресурсами, т.е. они недоступны, и фактически количество носителей информации пополняется только за счет межличностного взаи- модействия. Теряется смысл производства информационных ресурсов. В данном случае имеем две изоклины вертикалей: 3/20 kky = и 00 =y (ес- ли 3/13/2 llkk > , то состояние равновесия находится в первом углу коор- динатной плоскости, иначе — в четвертом, так как 03/2 >kk ). При 01=k первое уравнение системы (1) не зависит от 1y и легко интегрируется (это уравнение с разделенными переменными). Второе уравнение становится линейным первого порядка. Если 02 =k (отсутствует информационное взаимодействие с внешней средой), изоклины вертикалей приобретают следующий вид: )10(1 031 2 +∗ ∗ = yk yky v . При 01=k — это прямая 00 =y (ось 1y ). При 03 =k , т.е. нет оттока носителей информации, изоклина вертикалей приобретает вид 01=y (ось 0y ). Изоклина отсутствует при 11 −=y и когда 1y принадлежит интервалу )0,1/34( kk∗− . При 03 =k (нет оттока носителей информации — отсутствует забывание, смена области деятельно- сти, конкуренция) =vy 1 )10(1 0*2 − = yk yk . Изоклина от- сутствует при 11 −=y . При 01=k — это ось 1y . При 02 =k — ось 0y . Графики изоклин вер- тикалей и горизонталей для значений коэффициентов ==== 1;2,03;12;1,01 lkkk 2,03;3,02;5,2 === ll при- ведены на рис. 1. Рассмотрим аналити- ческое представление коор- динат точек пересечения изоклин горизонталей и вертикалей в предположе- нии, что все коэффициенты системы (1) не равны 0. 100 50 0 50 100 50 0 50 100 y0 1 2 Рис. 1. Пример взаимного расположения графи- ков изоклин системы (1) при ненулевых коэф- фициентах: 1 — )0(1 yy g ; 2 — )0(1 yy v Телекоммуникационная информационно-образовательная среда: модель взаимодействия … Системні дослідження та інформаційні технології, 2006, № 1 81 Разделим обе части уравнения )10(1 )032(0 031 02 2 +∗ ∗+−∗ = ∗− ∗− yk ykky yll yl на 0y . Получим квадратное уравнение, детерминант которого больше или равен нулю при любых значениях коэффициентов, а корни имеют следую- щий вид: ± ∗−∗∗ ∗+∗+∗ = )1233(2 2331120 2,1 klkl klklkly )1233(2 )1233(214)233112( 2 klkl klklklklklkl ∗−∗∗ ∗−∗∗∗∗−∗+∗+∗ ± . Третье состояние равновесия: 003 =y . Если 01233 =∗−∗ klkl , т.е. 3 2 1 3 l l k k = , то уравнение имеет только два корня 0 и 233112 21 klklkl kl ∗+∗+∗ ∗ . Следовательно, система (1) при ука- занном соотношении коэффициентов не имеет состояния равновесия в первом углу координатной плос- кости, например, при таких значе- ниях: ;1,01=k ;3,02 =k ;1,03 =k 2,02;4,01 == ll ; 2,03 =l (рис. 2). Рассмотрим уравнение асимпто- ты горизонталей 23 210 3 2)0(1 l lly l lyy ag ∗ += и уравнение асимптоты вертикалей 1 )32(0 1 3)0(1 k kky k kyy av +− += . Точка пересечения асимптот имеет координату 23133 33322110 2 22 llkkl lklkllky s ∗∗−∗ ∗+∗+∗∗ = . Легко видеть, что система (1) имеет два состояния равновесия при вы- полнении условия равенства наклонов асимптот ее изоклин вертикалей и горизонталей. Состояние равновесия в первом углу координатной плоскости будет присутствовать только при выполнении условия 3 2 1 3 l l k k > , т.е. когда коэффициент наклона асимптоты вертикалей больше коэффициента наклона 20 10 0 10 2020 10 0 10 20 y0 1 2 Рис. 2. Пример расположения изоклин системы (1) при совпадении наклонов асимптот изоклин горизонталей и вер- тикалей: 1 — )0(1 yy g ; 2 — )0(1 yy v В.В. Колос ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2006, № 1 82 асимптоты горизонталей. Другими словами, отношение интенсивности ут- раты носителей информации к индексу доступности информационных ре- сурсов должно быть больше, чем отношение продуктивности виртуального сообщества к индексу обесценивания информационных ресурсов. Скорость достижения состояния равновесия в первом углу координатной плоскости зависит от того, насколько 3/21/3 llkk > . Можно ввести интенсивность стремления к состоянию равновесия i , определяемую из уравнения )3/2(1/3 llikk ∗> . В контексте состояний равновесия интерес представляют ситуации, когда ,01;01;02;01 ==== klkk 01,02;01 === lkl , поскольку только в этих случаях есть состояния равновесия в первом углу координатной плос- кости, отличные от точки (0,0) и осей координат. Рассмотрим их. При 01=k состояние равновесия в первом углу будет присутствовать только при выполнении условия 3 1 3 2 l l k k > . Интенсивность стремления к рав- новесию определим как величину, обратную коэффициенту наклона асимптоты горизонталей при 3 12 3 2 l l k k ∗> , т.е. когда координата 3 2 k k нахо- дится левее координаты экстремума изоклины горизонталей. Таким обра- зом, 2 3 l li = . В противном случае определим интенсивность как –1. При 02 =k , кроме точки )0,0( существует только одно состояние рав- новесия (при несовпадающих наклонах асимптот изоклин) в первом или третьем углах. При 01=l , а также одновременном равенстве нулю 2k и 1l вследствие того, что изоклина горизонталей прямая, имеем только два состояния равно- весия )0,0( и в первом или третьем углах при несовпадающих наклонах асимптот изоклин. При совпадении наклонов асимптот — одно состояние равновесия )0,0( . При одновременном равенстве нулю 1k и 1l точка равновесия всегда расположена в первом углу координатной плоскости, за исключением слу- чая, когда и 02 =k (тогда она сливается с состоянием равновесия )0,0( ). В данной ситуации аналогично случаю, когда 01=k , интенсивность стрем- ления к равновесию определим как величину, обратную коэффициенту на- клона асимптоты горизонталей. ВЫВОДЫ Обобщая изложенное выше и опуская тривиальные выводы, сформулируем следующее утверждение: состояние равновесия, отличное от точки )0,0( , в первом углу координатной плоскости может быть только одно, причем оно отсутствует, если выполняется равенство 3 2 1 3 l l k k ≤ . Таким образом, при до- вольно быстром достижении состояния равновесия имеем отсутствие разви- тия (эволюции) ТИОС. Чтобы его нарушить, необходимо уменьшить интен- Телекоммуникационная информационно-образовательная среда: модель взаимодействия … Системні дослідження та інформаційні технології, 2006, № 1 83 сивность стремления к состоянию равновесия, т.е. изменить координаты, что может являться следствием, например, возникновения новой концепции или смены парадигмы. Согласно исследованиям в области науковедения [12] циклы всплесков научных знаний в среднем составляют 12,5 лет, что подтверждает и процесс развития технологий дистанционного обучения на основе телекоммуникаций. Девяностые годы были этапом их бурного разви- тия, а в настоящее время они подвергаются стандартизации, что свидетель- ствует о приближении к определенному равновесию. В полной мере эта за- кономерность относится к ТИОС, если ее функции не ограничиваются только обучением и предоставлением информации. Использование приведенной выше модели для осуществления монито- ринга реальной ТИОС предоставляет средства прогнозирования ее динами- ки и критерии для сравнения состояния, функционирования и перспектив развития различных ТИОС. Кроме того, данная модель дает возможность осуществлять параметрическое (мультипликативное) управление средой [23]. Более жизнеспособной будем считать среду, у которой значения рас- смотренных выше макропеременных в устойчивом состоянии, расположен- ном в первом углу координатной плоскости, больше. Кроме того, необходи- мо учесть интенсивность стремления к состоянию равновесия. Поэтому индекс жизнеспособности ТИОС )(VI логично ввести следующим образом: i yy VI ss 01 ∗ = , где sy0 и sy1 — координаты отличного от нуля состояния равновесия в первом углу координатной плоскости. Следовательно, должна быть максимизирована величина 23133 33322110 2 22 llkkl lklkllky s ∗∗−∗ ∗+∗+∗∗ = , а, следовательно, и sy1 . Дальнейшие исследования характера траекторий системы (1) позволят определить ее поведение при различных соотношениях коэффициентов и различных начальных значениях, что послужит основанием для формирова- ния критериев жизнеспособности ТИОС. Более детальное исследование сос- тояний равновесия позволит определить области их притяжения, типы и то- чные направления траекторий системы. Целесообразно исследовать систему в предположении, что коэффицие- нты — это функции времени )(t . Результаты такого исследования дадут ос- нования для рассмотрения проблемы эффективного функционирования ТИОС, т.е. сохранения оптимального соотношения значений макроперемен- ных 0y и 1y на различных этапах функционирования (становления, разви- тия, обновления парадигмы). С учетом сложной структуры макроперемен- ной sy0 (множество носителей информации должно быть структурировано соответственно их функции как участников ТИОС [8]) при зависимости ко- эффициентов от времени вопрос ее максимизации не является однозначным. Кроме того, не менее важен учет фактора запаздывания. ЛИТЕРАТУРА 1. Карпов В.Э. Эволюционное моделирование в задаче индуктивного вывода. // Информационные технологии. — 1997. — № 6. — http://rema.44.ru/resurs /papers/em1997/em1997.html. В.В. Колос ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2006, № 1 84 2. Казиев В.М., Казиев К.В. Эволюционное моделирование некоторых систем с сосредоточенными параметрами // Тр. Междунар. конф. «Диффе- ренциальные уравнения и их приложения». — Самара, 2002. — http://www.kaziev.by.ru/kaziev/html/articles/samara2/index.shtml. 3. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. — М.: Прогресс, 1986. — 431 с. 4. Патюрель Роббер. Создание сетевых организационных структур. — 1997. — http://www.ptpu.ru/Issues/3_97/15_3_97.htm. 5. Землянова Л.М. Сетевое общество, информационализм и виртуальная культура //Вестн. Московского ун-та. Серия 10. Журналистика. — 1999. — № 2. — C. 58-69. — http://institute.org.ru/library/articles/1008776863.html. 6. Давыдов А. О некоторых социально-политических последствиях станов- ления сетевой структуры общества. — 2001. — http://institute.org.ru/library/ articles/1008944792.html. 7. Ahuja Manju K., Carley Kathleen M. Network Structure in Virtual Organizations. — 2000. — http://jcmc.huji.ac.il/vol3/issue4/ahuja.html. 8. Kolos V. Structural and Functional Characteristics of Telecommunication Based In- formative-Educational Environment. Proceedings of the Forth International Con- ference «Internet-Education-Science – 2004», September 28 – October 16, 2004, Vinnytsia National State University, Universum-Vinnitsia, 2004. — P. 182–185. 9. Ахманова О.С. Словарь лингвистических терминов. — М: Сов. энциклопедия, 1996. — 352 с. 10. Михайлов А.И., Черный А.И., Гиляревский Р.С. Основы информатики. — М.: Наука, 1968. —358 c. 11. Иваницкий Г.Р. На пути второй интеллектуальной революции // Техника кино и телевидения. — 1988. — № 5. — С. 33–40. 12. Яблонский А.И. Модели и методы математического исследования науки. Научно-аналитический обзор. — М: Наука, 1977. — 128 с. 13. Кун Т. Структура научных революций. — М: Прогресс, 1975. — 288 с. 14. Акофф Р., Ємери Ф. О целеустремленных системах. — М.: Сов. радио, 1974. — 272 с. 15. LOM. LOM working draft v4.1. http://ltsc.ieee.org/doc/wg12/LOMv4.1.htm. 16. Финогенов А.Г. Синергетика информационных процессов в виртуальном обра- зовательном пространстве // Открытое образование. — 2003. — № 3. — С. 47–54. 17. Измайлов И.В., Пойзнер Б.Н., Раводин В.О. Синергия, конкуренция, хаос в мо- дели взаимодействия двух научных направлений. — Томск: Изд. Томского гос. ун-та, 2002. — 107 с. 18. Яблонский А.И. Математические модели в исследовании науки. — М.: Наука, 1986. — 352 с. 19. Вольтера В. Математическая теория борьбы за существование. — М.: Наука, 1976. — 286 с. 20. Короновский А.А., Трубецков Д.И. Нелинейная динамика в действии. — Сара- тов: Изд-во ГосУНЦ «Колледж», 1995. — 130 с. 21. Качак В.В., Мчедлова Е.С. Модель взаимодействия двух научных направлений с учетом ограничения экспоненциального роста достижений // Изв. высш. учебн. заведений. Прикладная нелинейная динамика. — Саратов: Изд-во Саратовского ун-та. — 1998. — 6, № 2. — С. 85–95. 22. Баутин Н.Н., Леонтович Е.А. Методы и приемы качественного исследования динамических систем на плоскости. — М.: Наука, 1990. — 486 с. 23. Лоскутов А.Ю. Проблемы нелинейной динамики. II. Подавление хаоса и управление динамическими системами // Вестн. МГУ. Физ. – астр. — 2001. — № 3. — С. 3–21. Поступила 22.03.2005
id	journaliasakpiua-article-165437
institution	System research and information technologies
keywords_txt_mv	keywords
language	Russian
last_indexed	2025-07-17T10:24:50Z
publishDate	2019
publisher	The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
record_format	ojs
resource_txt_mv	journaliasakpiua/ca/210675ba85f33e8a6de0a207f99a7fca.pdf
spelling	journaliasakpiua-article-1654372019-04-25T14:46:04Z Telecommunication information educational environment: model of two information flows interaction Телекоммуникационная информационно-образовательная среда: модель взаимодействия двух информационных потоков Телекомунікаційне інформаційно-освітнє середовище: модель взаємодії двох інформаційних потоків Kolos, V. V. Telecommunication information educational environment (TIEE) is interpretated as a system that consists of two subsystems and two macrovariables, namely the number of information resources provided by the TIEE and the number of information users. A TIEE model has been constructed, which is an autonomous dynamic system of the first order with time as a development factor. Possible stationary system states and conditions for their existence are considered. A criterion for comparative analysis is formulated. Обоснована интерпретация телекоммуникационной информационно-образовательной среды (ТИОС) как бинарной системы, двумя макропеременными которой являются количество информационных ресурсов, предоставляемых средой, и количество индивидов, использующих информацию. Построена модель ТИОС — автономная динамическая система первого порядка, ее фактор развития— время. Рассмотрены возможные стационарные состояния системы и условия их существования. Сформирован критерий сравнительного анализа ТИОС. Обґрунтовано інтерпретацію телекомунікаційного інформаційно-освітнього середовища (ТІОС) як бінарної системи, двома макрозмінними якої є кількість інформаційних ресурсів, що пропонуються середовищем, та кількість індивідів, що використовують інформацію. Побудовано модель ТІОС — автономну динамічну систему першого порядку, фактором розвитку якої є час. Розглянуто можливі стаціонарні стани системи та умови їх наявності. Сформовано критерій порівняль-ного аналізу ТІОС. The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" 2019-04-25 Article Article application/pdf https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/165437 System research and information technologies; No. 1 (2006); 71-84 Системные исследования и информационные технологии; № 1 (2006); 71-84 Системні дослідження та інформаційні технології; № 1 (2006); 71-84 2308-8893 1681-6048 ru https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/165437/164701 Copyright (c) 2021 System research and information technologies
spellingShingle	Kolos, V. V. Телекомунікаційне інформаційно-освітнє середовище: модель взаємодії двох інформаційних потоків
title	Телекомунікаційне інформаційно-освітнє середовище: модель взаємодії двох інформаційних потоків
title_alt	Telecommunication information educational environment: model of two information flows interaction Телекоммуникационная информационно-образовательная среда: модель взаимодействия двух информационных потоков
title_full	Телекомунікаційне інформаційно-освітнє середовище: модель взаємодії двох інформаційних потоків
title_fullStr	Телекомунікаційне інформаційно-освітнє середовище: модель взаємодії двох інформаційних потоків
title_full_unstemmed	Телекомунікаційне інформаційно-освітнє середовище: модель взаємодії двох інформаційних потоків
title_short	Телекомунікаційне інформаційно-освітнє середовище: модель взаємодії двох інформаційних потоків
title_sort	телекомунікаційне інформаційно-освітнє середовище: модель взаємодії двох інформаційних потоків
url	https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/165437
work_keys_str_mv	AT kolosvv telecommunicationinformationeducationalenvironmentmodeloftwoinformationflowsinteraction AT kolosvv telekommunikacionnaâinformacionnoobrazovatelʹnaâsredamodelʹvzaimodejstviâdvuhinformacionnyhpotokov AT kolosvv telekomuníkacíjneínformacíjnoosvítnêseredoviŝemodelʹvzaêmodíídvohínformacíjnihpotokív

Телекомунікаційне інформаційно-освітнє середовище: модель взаємодії двох інформаційних потоків

Institution

Similar Items