Những nguyên lý Hệ thống và Điều khiển học

03:51' CH - Chủ nhật, 04/05/2003

Những nguyên lý/định luật đóng vai trò mô tả những ý tưởng cơ bản nhất trong một khoa học, thiết lập phương pháp luận để giải quyết vấn đề, hướng dẫn cho tư duy nói chung. Những thuộc tính của các nguyên lý này là:

  • Nguyên thủy : Những nguyên lý là sơ cấp hoặc nguyên thủy với những cái suy từ chúng. Chúng là khởi đầu cho một hệ thống tư duy.
  • Đơn giản : Những nguyên lý cần phải đơn giản gần như hiển nhiên.
  • Phổ biến (tổng quát): Những nguyên lý cần phải có tính khả dụng, phổ thông trong thực tế trong khoa học điều khiển và hệ thống.

Dưới đây là tập hợp những nguyên lý điều khiển học cơ bản được phác thảo dựa vào sự tự xuất hiện các hệ thống thông qua sự biến đổi và chọn lọc.

A. Occam Razor.
Số những phát biểu không cần cao quá những gì cần thiết cho giải thích bất cứ cái gì.

Nguyên lý này là bộ phận của nhận thức luận, và có thể được thúc đẩy bởi yêu cầu tính bình dị tối đa cho những mô hình nhận thức. Tuy nhiên, ý nghĩa của nó có thể mở rộng tới trừu tượng nếu nó được giải thích trong việc nói rằng đơn giản hơn làm mẫu sẽ có vẻ hơn là đúng hơn những phức tạp, trong những từ khác, cái đó "bản chất" thích đơn giản.


B. Sự Nhận biết tính khó phân biệt.
Hai thực thể mà không cho phép bất kỳ có những thuộc tính cần để phân biệt chúng thì cần phải nhìn như một thực thể đơn.

Nó có thể được dẫn xuất ra từ nguyên lý Occam, ngụ ý rằng nếu không có lý do tại sao 2 thứ cần phải được phân biệt thì tốt hơn để chỉ cần xác định chúng như của cùng 1 thực thể.

C. Nguyên lý tính Nhân quả.
Những nguyên nhân giống nhau tạo nên những kết quả giống nhau (1)

Có thể phát biểu như sau : Những nguyên nhân khác nhau sẽ tạo ra có những kết quả khác nhau. (2)

D. Nguyên nhân trên xuống dưới
Tất cả các quá trình đồng mức ở một phân cấp điều khiển được kiềm chế và thực hiện trong sự phù hợp với những luật của mức cao hơn.
Như vậy sự xác định hành vi cần theo chiều từ trên xuống chứ không phải từ dưới hướng lên trên.

1. Nguyên lý Biến đổi Mù và Duy trì có chọn lọc (BVSR)
Là một cụm từ do Donald T. Campbell giới thiệu , một mô tả nguyên lý cơ bản nhất nằm dưới thuyết tiến hóa Darwin. (Campbell áp dụng nó cho sự tiến hóa kiến thức, nhưng chúng ta ở đây áp dụng trong ngữ cảnh chung nhất).

Công thức BVSR được hiểu như một tóm lược 3 nguyên lý độc lập:

  • sự biến đổi mù
  • sự chuyển tiếp không cân đối
  • sự duy trì có chọn lọc

Nguyên lý hai nằm trong “Biến đổi Mù - duy trì có chọn", một khi nó bảo đảm rằng những cấu hình được sản xuất bởi sự biến đổi mù có thể làm sự chuyển tiếp vững vàng, i.e. duy trì có chọn lọc.

1.a Nguyên lý Duy trì có chọn lọc (Chọn lọc tự nhiên)
Những cấu hình ổn định được giữ lại, những thứ không ổn định bị loại bỏ. (Cấu hình bao gồm mọi thứ: đặc tính, thuộc tính, trạng thái, mẫu, cấu trúc hoặc hệ thống).
Có thể phát biểu cách khác: “Những cấu hình kém ổn định hơn thì dễ bị loại trừ hơn những thứ vững chắc, ổn định”

1.b Nguyên lý chuyển tiếp Bất cân đối : entropi và năng lượng. (Tự tổ chức hệ thống)
Xu hướng chuyển tiếp từ 1 cấu hình bất ổn đến ổn định là có, nhưng ngược lại thì không.

Nguyên lý này ngụ ý sự không đối xứng cơ bản trong sự tiến hóa: phương hướng thay đổi từ không ổn định đến ổn định (thăng bằng) có xác suất lớn hơn là hướng ngược lại.

1.c Nguyên lý Biến đổi Mù.
Trong những quá trình biến đổi mức cơ bản nhất sẽ “không dự báo được” những phương án sản sinh nào được chọn.

Sự biến đổi mù hiển nhiên trong sự tiến hóa sinh vật, dựa vào những thay đổi và tái tổ hợp ngẫu nhiên.

2. Nguyên lý sự Tự xúc tác Tăng trưởng
Những cấu hình vững chắc dễ làm xuất hiện những cấu hình tương tự làm cho chúng trở nên nhiều hơn.

Tự xúc tác tăng trưởng mô tả như sinh sôi nảy nở, tái sản xuất những hệ thống mới có cùng cấu trúc. Cấu trúc vững chắc đem lại sự thích hợp cao và tạo cho chúng một lợi thế có chọn lọc thông qua những cấu hình so với sự thích hợp thấp hơn.

Trong khi nguyên lý 1 liên quan tới khía cạnh trì trệ của sự tiến hóa - sự bảo trì hoặc tồn tại, thì nguyên lý này liên quan đến sự khía cạnh lũy tiến - sự tăng trởng và sự phát triển.

3. Nguyên lý Đa dạng có chọn lọc.
Càng tăng sự đa dạng của những cấu hình 1 hệ thống, càng tăng xác suất mà ít nhất một trong số những cấu hình này sẽ được giữ qua chọn lọc.

Để cho có nhiều cơ hội, tiềm tàng về một cấu hình ổn định thì hệ thống phải trải qua bên trong nhiều sự biến đổi hơn (thông qua sự đa dạng các cấu hình) để tạo nên những cơ hội chọn lọc một cấu hình ổn định. Nhiễu (sự hỗn loạn) cũng có thể làm cho một hệ thống để tiến triển tới một cấu hình có trật tự (ổn định).

4. Nguyên lý Xây dựng những hệ thống Đệ quy.
Những quá trình đệ quy BVSR xây dựng những hệ thống ổn định bởi tổ hợp lại những khối hợp nhất ổn định.

Những cấu hình ổn định trong quá trình xây dựng đệ quy được xem là tạo nên bởi những phần tử nguyên thuỷ: ổn định trong sự phân biệt ở một ranh giới của các biến. Quan hệ giữa các phần tử này trải qua sự biến đổi và được giải thích như là hình thức tái tổ chức khác nhau. Trong những kết hợp thành tổ chức khác nhau ấy, sẽ có những cách tổ chức bền vững hơn và được lưu giữ có chọn lọc. Cấu hình có thứ tự cao hơn gọi là hệ thống mà những phần tử thấy hơn đóng vai trò như những khối hợp nhất gắn kết. Thực tế giúp chúng ta kiểm thử các cấu hình nào là bền vững hơn.

4a) Nguyên lý “Toàn bộ hơn tổng của những phần”
bao hàm nguyên lý xây dựng có tổ chức này, từ hệ thống trong quan niệm hiện hữu hơn một chỉ là cấu hình của những phần, nó 1 cấu hình ổn định, và những thế tập này là một số sự ràng buộc và những thuộc tính rõ nét (Heylighen, 1991).

5. Nguyên lý Điều khiển hệ thống.
Những nguyên lý trước đây cung cấp một tập hợp những cơ chế mô tả sự hiện ra tự động và tự tổ chức những hệ thống nhiều mức, ổn định hơn, thích hợp hơn và phức tạp hơn.
Những hệ thống Điều khiển là một kiểu hệ thống nhiều mức đặc biệt, sẽ có 1 cấu hình ổn định được duy trì có chọn lọc để chống lại các hỗn loạn.

Hệ thống chọn lọc có điều khiển là hệ ổn định có khả năng lựa chọn sự biến đổi. Thành phần chọn lọc được ủy nhiệm mang sự chọn lọc này ở ngoài vào trong để tiên liệu của cái gì đó khác (môi trường hay “bản chất” tự do).

6. Luật Cần thiết Đa dạng.
Càng đa dạng những hoạt động sẵn sàng ở 1 hệ thống điều khiển, càng tăng khả năng khắc phục sự đa dạng từ những hỗn loạn.

Luật này xuất phát từ luật do Ashby phát biểu (1958), “Để duy trì sự vững vàng, sự đa dạng trong hệ thống điều khiển phải lớn hơn hoặc bằng sự đa dạng của những hỗn loạn”.

Điều khiển (hoặc sự điều chỉnh) về căn bản định nghĩa như một việc làm giảm sự đa dạng: những hỗn loạn với sự đa dạng cao ảnh hưởng tới bên trong hệ thống cần phải được giữ càng ít ảnh hưởng tới trạng thái mục đích của hệ thống càng tối, và như vậy chính là duy trì 1 sự đa dạng thấp. Bên trong nghĩa là ngăn ngừa sự truyền đa dạng từ môi trường đến hệ thống.

7. Luật Ràng buộc Cần thiết

Khả năng hệ thống tránh sai sót hoặc lựa chọn bất khả thi là phải có những ràng buộc về hành vi của hệ thống điều khiển. Nếu không có sự ràng buộc nào tồn tại, thì hệ thống phải thử/sai bằng những hoạt động mù quáng, và càng nhiều sự đa dạng của những hỗn loạn, sẽ càng làm xác suất có những hoạt động thích hợp nhỏ đi.

Luật chỉ ra rằng cần có những sắp đặt bên trong – (các ràng buộc) để có một phối hợp từ sự nhận thức hệ thống đến sự lựa chọn đúng những hoạt động phù hợp.

8. Luật Cần thiết có Kiến thức.
Để đáp lại đầy đủ những hỗn loạn, một hệ thống điều khiển phải biết “Lựa chọn hoạt động thích hợp từ những hoạt động sẵn có.

Không có kiến thức sẵn có, hệ thống phải thử ở ngoài 1 hoạt động mù quáng, và lớn hơn sự đa dạng những hỗn loạn, nhỏ hơn xác suất mà hoạt động này trở thành thích hợp. Việc tăng thêm sự đa dạng những hoạt động phải được hỗ trợ bởi sự tăng thêm sự ràng buộc hoặc tính chọn lọc trong việc chọn hoạt động phù hợp, chính là sự Tăng thêm kiến thức. Yêu cầu này có thể được cần thiết có kiến thức.

Nguyên lý này nhắc nhở chúng ta rằng sự đa dạng những hoạt động không đủ cho điều khiển có hiệu quả, hệ thống phải có khả năng lựa chọn được một hoạt động thích hợp.

8.a. Luật điều chỉnh những mô hình:
Conant và Ashby (1970) phát biểu “Mỗi phân hệ điều chỉnh tốt 1 hệ thống phải là mô hình của hệ thống đó”.

8.b. Luật cần thiết phân cấp
"Sự thiếu khả năng điều chỉnh có thể được bù trong 1 phạm vi nhất định bởi sự phân cấp lớn hơn trong hệ thống"

9. Nguyên lý Kiến thức Không đầy đủ.
Mô hình nằm trong một hệ thống điều khiển tất yếu thiếu đầy đủ . Hệ thống sẽ luôn trong tình không bao giờ có tất cả cần thiết thông tin (kiến thức thiếu đầy đủ đối với sự đa dạng hỗn loạn) để tạo ra cho một quyết định thực tế là tối ưu;

10. Những nguyên lý Suy luận không vững chắc.

Những nguyên lý này thao tác trong ngữ cảnh 1 siêu hệ thống S ' = { Si }, Si là nhiều mô hình, mô tả, giả thuyết, hoặc những cấu trúc kiến thức khác.

Những nguyên lý :

  • Nguyên lý Tối đa sự chắc chắn
  • Nguyên lý Tối thiểu sự chắc chắn
  • Nguyên lý Giữ nguyên sự chắc chắn

10.a Tối đa sự chắc chắn
Trong suy luận quy nạp, sử dụng tất cả các thông tin, càng dùng tối đa thông tin có sẵn càng tốt.
Có thể ngắn gọn như sau: trong việc lựa chọn 1 giả thuyết, không sử dụng nhiều thông tin hơn sẵn có.

10.b. Tối thiểu sự chắc chắn
Trong suy luận suy diễn, càng không làm mất đi thông tin có thể càng tốt.

10.c. Giữ nguyên sự chắc chắn
Trong khi chuyển (biến dạng ) thông tin vào một hệ thống, làm số lượng thông tin không thay đổi so với trong trong bản chính càng tốt. (không thêm vào và không bớt đi thông tin)

11. Nguyên lý Nữ hoàng Đỏ
Sự phát triển liên tục 1 hệ thống tiến hoá là cần thiết đủ để đảm bảo, duy trì sự thích hợp tương đối của nó với những hệ thống cùng nó tiến hoá. (trong điều kiện giữ vững lợi thế chọn lọc của sự tiến hoá, giữ ưu thế trong sự chia sẻ tài nguyên chung)
Có thể phát biểu cách khác, trong một thế giới cạnh tranh, tiến triển liên tục,bền bỉ cần đủ cho sự duy trì tồn tại hệ thống.

12. Nguyên lý Phổ biến " Peter "
Trong sự tiến hóa các hệ thống hướng phát triển tới giới hạn năng lực thích ứng của hệ.

ChúngTa.com @ Facebook
Thống kê truy cập
Số lượt truy cập: .
Tổng số người truy cập: .
Số người đang trực tuyến: .
.
Sponsor links (Provided by VIEPortal.net - The web cloud services for enterprises)
Thiết kế web, Thiết kế website, Thiết kế website công ty, Dịch vụ thiết kế website, Dịch vụ thiết kế web tối ưu, Giải pháp portal cổng thông tin, Xây dựng website doanh nghiệp, Dịch vụ web bán hàng trực tuyến, Giải pháp thương mại điện tử, Phần mềm dịch vụ web, Phần mềm quản trị tác nghiệp nội bộ công ty,