Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 05. 13. 01 «Системный анализ, управление и обработка информации (в металлургии)» по техническим наукам

ПРОГРАММА-МИНИМУМ

кандидатского экзамена по специальности

05.13.01 «Системный анализ, управление
и обработка информации (в металлургии)»

по техническим наукам

Введение

В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: системный анализ, теория и методы принятия решений, теория управления, математическое программирование, методы оптимизации, методы искусственного интеллекта и экспертные системы, информатика, информационные системы и технологии.

Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии Министерства образования Российской Федерации по металлургии и материаловедению при участии Московского государственного института стали и сплавов.

1. Основные понятия и задачи системного анализа

Понятия о системном подходе, системном анализе. Выделение системы из среды, определение системы. Системы и закономерности их функционирования и развития. Управляемость, достижимость, устойчивость. Свойства системы: целостность и членимость, связность, структура, организация, интегрированные качества.

Модели систем: статические, динамические, концептуальные, формализованные (процедуры формализации моделей систем), информационные, логико-лингвистические, семантические и др.

Классификация систем: целенаправленные, активные и пассивные, стабильные и развивающиеся; системы простые и сложные; системы производственные и экономические, естественные, концептуальные и искусственные.

Основные методологические принципы анализа систем. Задачи системного анализа. Роль человека в решении задач системного анализа.

2. Модели и методы принятия решений

Постановка задач принятия решений. Классификация задач принятия решений. Этапы решения задач.

Экспертные процедуры. Задачи оценивания. Алгоритм экспертизы. Методы получения экспертной информации. Шкалы измерений, методы экспертных измерений. Методы опроса экспертов, характеристики экспертов. Методы обработки экспертной информации, оценка компетентности экспертов, оценка согласованности мнений экспертов.

Методы формирования исходного множества альтернатив. Морфологический анализ.

Методы многокритериальной оценки альтернатив. Классификация методов. Множества компромиссов и согласия, построение множеств. Функция полезности. Аксиоматические методы многокритериальной оценки. Прямые методы многокритериальной оценки альтернатив. Методы нормализации критериев. Характеристики приоритета критериев. Методы аппроксимации функции полезности. Деревья решений. Методы компенсации. Методы аналитической иерархии. Методы порогов несравнимости. Диалоговые методы принятия решений. Качественные методы принятия решений.

Принятие решений в условиях неопределенности. Статистические модели принятия решений.

Принятие коллективных решений. Расстояние в пространстве отношений. Современные концепции группового выбора.

Модели и методы принятия решений при нечеткой информации. Нечеткие множества. Нечеткое моделирование. Задачи математического программирования при нечетких исходных условиях. Задача оптимизации на нечетком множестве допустимых условий. Задача достижения нечетко определенной цели. Нечеткое математическое программирование с нечетким отображением. Постановки задач на основе различных принципов оптимальности. Принятие решений при нечетком отношении предпочтений на множестве альтернатив. Принятие решений при нескольких отношениях предпочтения.

Игра как модель конфликтной ситуации. Классификация игр. Матричные, кооперативные и дифференциальные игры. Цены и оптимальные стратегии. Чистые и смешанные стратегии. Функция потерь при смешанных стратегиях. Принцип минимакса. Доминирующие и полезные стратегии. Нахождение оптимальных стратегий. Сведение игры к задаче линейного программирования.

3. Оптимизация и математическое программирование

Оптимизационный подход к проблемам управления и принятия решений. Допустимое множество и целевая функция. Формы записи задач математического программирования. Классификация задач математического программирования.

Постановка задачи линейного программирования. Стандартная и каноническая формы записи. Гиперплоскости и полупространства. Допустимые множества и оптимальные решения задач линейного программирования. Выпуклые множества. Крайние точки и крайние лучи выпуклых множеств. Теоремы об отделяющей, опорной и разделяющей гиперплоскости. Представление точек допустимого множества задачи линейного программирования через крайние точки и крайние лучи. Условия существования и свойства оптимальных решений задачи линейного программирования. Опорные решения системы линейных уравнений и крайние точки множества допустимых решений. Сведение задачи линейного программирования к дискретной оптимизации. Симплекс-метод. Многокритериальные задачи линейного программирования.

Двойственные задачи. Критерии оптимальности, доказательство достаточности. Теорема равновесия, ее следствия и области применения. Теоремы об альтернативах и лемма Фаркаша в теории линейных неравенств. Геометрическая интерпретация двойственных переменных и доказательство необходимости в основных теоремах теории двойственности. Зависимость оптимальных решений задачи линейного программирования от параметров.

Локальный и глобальный экстремум. Необходимые условия безусловного экстремума дифференцируемых функций. Теорема о седловой точке. Необходимые условия экстремума дифференцируемой функции на выпуклом множестве. Необходимые условия Куна—Таккера. Задачи об условном экстремуме и метод множителей Лагранжа.

Классификация методов безусловной оптимизации. Скорости сходимости. Методы первого порядка. Градиентные методы. Методы второго порядка. Метод Ньютона и его модификации. Квазиньютоновские методы. Методы переменной метрики. Методы сопряженных градиентов. Конечно-разностная аппроксимация производных. Конечно-разностные методы. Методы нулевого порядка. Методы покоординатного спуска, сопряженных направлений. Методы деформируемых конфигураций. Симплексные методы. Комплекс-методы. Решение задач многокритериальной оптимизации методами прямого поиска.

Основные подходы к решению задач с ограничениями. Классификация задач и методов. Методы проектирования. Метод проекции градиента. Метод условного градиента. Методы сведения задач с ограничениями к задачам безусловной оптимизации. Методы внешних и внутренних штрафных функций. Комбинированный метод проектирования и штрафных функций. Метод зеркальных построений. Метод скользящего допуска.

Задачи стохастического программирования. Стохастические квазиградиентные методы. Прямые и непрямые методы. Метод проектирования стохастических квазиградиентов. Методы конечных разностей в стохастическом программировании. Методы стохастической аппроксимации. Методы с операцией усреднения. Методы случайного поиска. Стохастические задачи с ограничениями вероятностей природы. Прямые методы. Стохастические разностные методы. Методы с усреднением направлений спуска. Специальные приемы регулировки шага.

Методы и задачи дискретного программирования. Задачи целочисленного линейного программирования. Методы отсечения Гомори. Метод ветвей и границ. Задачи оптимизация на сетях и графах.

Метод динамического программирования для многошаговых задач принятия решений. Принцип оптимальности Беллмана. Основное функциональное уравнение. Вычислительная схема метода динамического программирования.

4. Основы теории управления

Основные понятия теории управления: цели и принципы управления, динамические системы. Математическое описание объектов управления: пространство состояний, передаточные функции, структурные схемы. Основные задачи теории управления: стабилизация, слежение, программное управление, оптимальное управление, экстремальное регулирование. Классификация систем управления.

Структуры систем управления: разомкнутые системы, системы с обратной связью, комбинированные системы. Динамические и статические характеристики систем управления: переходная и весовая функции и их взаимосвязь, частотные характеристики. Типовые динамические звенья и их характеристики.

Понятие об устойчивости систем управления. Устойчивость по Ляпунову, асимптотическая, экспоненциальная устойчивость. Устойчивость по первому приближению. Функции Ляпунова. Теоремы об устойчивости и неустойчивости.

Методы синтеза обратной связи. Элементы теории стабилизации. Управляемость, наблюдаемость, стабилизируемость. Дуальность управляемости и наблюдаемости. Канонические формы. Линейная стабилизация. Стабилизация по состоянию, по выходу. Наблюдатели состояния. Дифференциаторы.

Управление при действии возмущений. Различные типы возмущений: операторные, координатные. Инвариантные системы. Следящие системы.

Управление в условиях неопределенности. Позитивные динамические системы: основные определения и свойства, стабилизация позитивных систем при неопределенности.

Элементы теории реализации динамических систем.

Основные виды нелинейностей в системах управления. Методы исследования поведения нелинейных систем.

Управление системами с последействием.

Классификация оптимальных систем. Задачи оптимизации. Принцип максимума Понтрягина. Динамическое программирование.

Эвристические методы стабилизации: нейросети, размытые множества, интеллектуальное управление.

5. Компьютерные технологии обработки информации

Определение и общая классификация видов информационных технологий. Модели, методы и средства сбора, хранения, коммуникации и обработки информации с использованием компьютеров.

Создание и обработка текстовых файлов и документов с использованием текстовых редакторов и процессоров. Программные средства создания и обработки электронных таблиц.

Программные средства создания графических объектов, графические процессоры (векторная и растровая графика).

Понятие информационной системы, банки и базы данных. Модели представления данных, архитектура и основные функции систем управления базой данных (СУБД). Распределенные БД. Принципиальные особенности и сравнительные характеристики файл-серверной, клиент-серверной и интранет технологий распределенной обработки данных.

Реляционный подход к организации баз данных (БД). Базисные средства манипулирования реляционными данными. Методы проектирования реляционных баз данных.

Языки программирования в СУБД, их классификация и особенности. Стандартный язык баз данных SQL.

Перспективные концепции построения СУБД (ненормализованные реляционные БД, объектно-ориентированные базы данных и др.).

Основные сетевые концепции. Глобальные, территориальные и локальные сети. Проблемы стандартизации. Сетевая модель OSI. Модели взаимодействия компьютеров в сети.

Среда передачи данных. Локальные сети. Протоколы, базовые схемы пакетов сообщений и топологии локальных сетей. Сетевое оборудование локальных вычислительных сетей (ЛВС).

Глобальные сети. Основные понятия и определения. Сети с коммутацией пакетов и ячеек, схемотехника и протоколы. Принципы межсетевого взаимодействия и организации пользовательского доступа. Методы и средства защиты информации в сетях. Базовые технологии безопасности.

Сетевые операционные системы. Архитектура сетевой операционной системы: сетевые оболочки и встроенные средства. Обзор и сравнительный анализ популярных семейств сетевых ОС.

Принципы функционирования сети Internet, типовые информационные объекты и ресурсы. Ключевые аспекты WWW-технологии.

Адресация в сети Internet. Методы и средства поиска информации в Internet, информационно-поисковые системы.

Языки и средства программирования Internet-приложений. Язык гипертекстовой разметки HTML, основные конструкции, средства подготовки гипертекста (редакторы и конверторы). Базовые понятия VRML.

Организация сценариев отображения и просмотра HTML-документов с использованием объектно-ориентированных языков программирования.

Представление звука и изображения в компьютерных системах. Устройства ввода, обработки и вывода мультимедиа информации. Форматы представления звуковых и видеофайлов. Оцифровка и компрессия. Программные средства записи, обработки и воспроизведения звуковых и видеофайлов. Мультимедиа в вычислительных сетях.

Основные разделы теории и сферы приложения искусственного интеллекта. Описание и постановка задачи. Задачи в пространстве состояний, в пространстве целей. Классификация задач по степени сложности. Линейные алгоритмы. Полиномиальные алгоритмы. Экспоненциальные алгоритмы.

Виды и уровни знаний. Знания и данные. Факты и правила. Принципы организации знаний. Требования, предъявляемые к системам представления и обработки знаний. Формализмы, основанные на классической и математической логиках. Современные логики. Фреймы. Семантические сети и графы. Модели, основанные на прецедентах. Приобретение и формализация знаний. Пополнение знаний. Обобщение и классификация знаний. Логический вывод и умозаключение на знаниях. Проблемы и перспективы представления знаний.

Назначение и принципы построения экспертных систем. Классификация экспертных систем. Методология разработки экспертных систем. Этапы разработки экспертных систем. Проблемы и перспективы построения экспертных систем.

6. Информационные системы

Общая характеристика и типология (классификация) информационных систем (ИС). Состав и структура ИС и автоматизированных ИС. Информационно-справочные, информационно-управляющие системы. Корпоративные информационные системы. Состав и структура автоматизированных информационно-поисковых систем (АИПС). Системы индексирования.

Анализ особенностей документальных ИС. Математические методы классификации текстовой информации. Характеристики программных продуктов. Фактографические ИС. Математические модели предметных областей. Многоуровневое представление данных. Архитектура современных ИС, ориентированных на обработку жестко структурированной информации.

Интегрированные ИС. Современные подходы к построению систем управления предприятием. Концепция MRP, MRPII, ERP, CSRP. Определение эффективности инвестиций в информационные технологии. Критерии выбора стратегии информатизации предприятия в металлургии. Управление процессом внедрения и эксплуатации интегрированных информационных систем. Российский рынок информационных систем в металлургии. Перспективы развития.

Основная литература

Волкова В.Н., Денисов А.А. Основы теории систем и системного анализа. СПб: Изд-во СПбГТУ, 1998.

Ларичев О.И. Теория и методы принятия решений. М.: Логос, 2000.

Рыков А.С. Методы системного анализа: многокритериальная и нечеткая оптимизация, моделирование и экспертные оценки. М.: Экономика, 1999.

Рыков А.С. Методы системного анализа: оптимизация. М.: Экономика, 1999.

Емельянов С.В., Коровин С.К. Новые типы обратной связи. Управление при неопределенности. М.: Наука, 1997.

Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник для вузов. В 3 т. М.: Изд-во МГТУ, 2000.

Фролов А.В., Фролов Г. В. Глобальные сети компьютеров. Практическое введение в Internet, E-Mail, FTP, WWW и HTML. М.: Диалог—МИФИ, 1996.

Базы данных: Учебник для высших и средних специальных заведений / Под ред. А.Д. Хомоненко. СПб.: Корона принт-2000, 2000.

Информационные системы в металлургии / Н.А. Спирин, Ю.В. Ипатов, В.И. Лобанов и др. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 2000.

Дополнительная литература

Ануфриев И.К., Бурков В.Н. Модели и механизмы внутрифирменного управления. М.: ИПУ РАН, 1994.

Бурков в.н., Ириков В.А. Модели и методы управления организационными системами. М.: ИПУ РАН, 1994.

Блэк Ю. Сети ЭВМ: протоколы, стандарты, интерфейсы. М.: Мир, 1990.

Вентцель Е.С. Исследование операций. Задачи, принципы, методология. М.: Наука, 1988.

Теория автоматического управления. Ч. 1 и 2 / Под ред. А.А. Воронова. М.: Высш. школа, 1986.

Искусственный интеллект: Справочник. Кн. 1—3. М.: Радио и связь, 1990.

Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Г. Базы знаний интеллектуальных систем. СПб.: Питер, 2000.

Ларичев О.И., Мошкович Е.М. Качественные методы принятия решений. М.: Наука, 1996.

Миркин Б.Г. Проблемы группового выбора. М.: Наука, 1974.

Саати Т., Керыс К. Аналитическое планирование. Организация систем. М.: Радио и связь, 1991.

  1. Отчет гоу впо «южно-российский государственный технический университет (новочеркасский политехнический институт)» о результатах самообследования (2)

    Содержательный отчет
    Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) (ЮРГТУ(НПИ) является государственным образовательным учреждением высшего профессионального образования Российской Федерации.
  2. 05. 05. 00. – Транспортное, горное и строительное машиностроение

    Документ
    Лица, ранее прошедшие аспирантскую подготовку в пределах установленного срока, не пользуются правом вторичного поступления в аспирантуру за счет средств бюджета.
  3. Прием студентов и уровень требований при конкурсном отборе 24 2 Система довузовского образования 27 (1)

    Конкурс
    Донской государственный технический университет создан в соответствии с приказом № 259 Народного комиссариата просвещения РСФСР № 342 от 14 мая 1930 года как Северо-Кавказский институт сельскохозяйственного машиностроения; решением
  4. Прием студентов и уровень требований при конкурсном отборе 24 2 Система довузовского образования 27 (2)

    Конкурс
    Донской государственный технический университет создан в соответствии с приказом № 259 Народного комиссариата просвещения РСФСР № 342 от 14 мая 1930 года как Северо-Кавказский институт сельскохозяйственного машиностроения; решением
  5. Ii. Из Типового положения об образовательном учреждении

    Документ
    Статья 2. Государственная политика и государственные гарантии прав граждан Российской Федерации в области высшего и послевузовского профессионального образования
  6. Государственный образовательный стандарт послевузовского профессионального образования для аспирантуры (адъюнктуры) Присуждаемая ученая степень (1)

    Образовательный стандарт
    1.1. Государственный образовательный стандарт послевузовского профессионального образования (далее – ГОС ППО) утвержден приказом Минобразования России от № .
  7. Государственный образовательный стандарт послевузовского профессионального образования для аспирантуры (адъюнктуры) Присуждаемая ученая степень (2)

    Образовательный стандарт
    1.2. Ученая степень, присуждаемая выпускнику аспирантуры при условии освоения основной образовательной программы послевузовского профессионального образования и успешной защиты квалификационной работы (диссертации на соискание ученой
  8. Аспирантский курс История и философия науки Чита 2008 Учебно-методический комплекс по программе минимум кандидатского экзамена

    Учебно-методический комплекс
    01.01.09 – математическая кибернетика и дискретная математика; 01.02.05. – механика жидкости, газа и плазмы; 01.04.03 – радиофизика; 01.04.07 – физика конденсированного состояния; 02.
  9. Отчет о результатах самообследования деятельности Курского государственного университета

    Содержательный отчет
    1 сентября 1934 г. в городе Курске был открыт Педагогический институт (Постановление Совета Народных Комиссаров РСФСР от 22 июля 1934 г. № 661), затем он был переименован в Курский государственный педагогический университет (Приказ

Другие похожие документы..