Автор Тема: Мониторинг систем и энтропия  (Прочитано 1242 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн sam gorelik

  • Moderator
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 2 233
  • Репутация: +0/-0
  • Пол: Мужской
  • samgor
Мониторинг систем и энтропия
« : Января 3, 2016, 10:21 »
     Мониторинг сложных систем на основе анализа динамики энтропии
Понятие энтропии является одним из ключевых понятий термодинамики и теории информации, а также находит свое применение в ряде других наук, предметом исследования и изучения которых являются сложные стохастические системы. Возможности использования энтропии и энтропийного моделирования в настоящее время активно исследуются в социально-экономических системах, например в работах [1, 2].
Использование энтропии в различных отраслях науки обуславливает различные подходы к ее интерпретации. В термодинамике под энтропией, введенной Р. Клаузисом, понимается величина, являющаяся функцией состояния системы и определяющая меру рассеяния энергии системы. В теории информации под энтропией, введенной Шенноном, понимается как мера неопределенности информации в системе. Однако на семантическом уровне связь энтропий объясняется тем, что при получении системой некоторого количества информации ее информационная энтропия увеличивается, при этом для обработки информации требуется совершение работы, что, в свою очередь, приводит к росту энтропии термодинамической. Таким образом, закономерности изменения энтропии в разных разрезах при одинаковых условиях одинаковы, что позволяет при дальнейшем рассмотрении не разделять энтропию на термодинамическую и информационную. При этом, несмотря на разницу в интерпретации, математическая форма определения энтропии остается идентичной для термодинамики и теории информации, что хорошо показано в работе [3].
Для сложных стохастических систем, в т.ч. социально-экономических, энтропия является характеристикой динамической устойчивости системы – ключевого свойства системы с точки зрения системного подхода и общей теории систем. Это дает возможность использовать энтропию в качестве интегрального параметра мониторинга состояния социально-экономической системы.
Сложности прикладного применения энтропии в качестве интегрального параметра в ее классической интерпретации по отношению к реальным социально-экономическим системам заключаются, главным образом, в невозможности получения ее точного значения, которое бы системно учитывало все факторы, влияющие на динамику системы. Однако, косвенная оценка энтропии возможна путем оценки скорости изменения параметров системы.
Очевидно, что при изменении какого-либо из параметров, количество информации, необходимое для описания текущего состояния системы, меняется, следовательно, меняется ее энтропия. Скорость изменения параметров системы, а следовательно и скорость изменения энтропии, характеризуют динамику системы относительно внешней окружающей среды. Робастная оценка скорости изменения дает возможность прогнозировать будущее состояние системы, используя классические инструменты технического анализа. Справедливо и обратное: при изменении энтропии количество информации в описании системы меняется, следовательно, параметры описания системы изменились. При этом, если скорость изменения параметров системы не соответствует скорости изменения внешней окружающей среды, система выходит из состояния динамического равновесия. Об этом свидетельствует критическое изменение выходных параметров системы и их отклонение от прогнозных значений. Свойство аддитивности энтропии позволяет идентифицировать отклонения в отдельных элементах системы на основе анализа феноменологической модели.
Однако количество параметров, характеризующих состояние системы, избыточно. Это, во-первых, затрудняет процедуру мониторинга; во-вторых, увеличивает время реакции на принятие и реализацию управленческих решений. Одним из возможных способов сокращения количества исследуемых параметров является их факторизация.
Литература
1.             Лебедева О.Н. «Энтропийное моделирование динамики многомерных стохастических систем» // дис. канд. физ.-мат. Наук, ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный университет». – Челябинск, 2015. – 174 с.
2.             Данильчук Анна Борисовна. Использование энтропийных показателей для моделирования динамики сложных социально-экономических систем // Economics. 2014. №1 (1). [Электронный ресурс] URL: http://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-entropiynyh-pokazateley-dlya-modelirovaniya-dinamiki-slozhnyh-sotsialno-ekonomicheskih-sistem (дата обращения: 30.11.2015).
     
3.             Коротаев С.М. Энтропия и информация – универсальные естественнонаучные понятия* // [Электронный ресурс]. URL: http://www.chronos.msu.ru/old/RREPORTS/korotaev_entropia/korotaev_entropia.htm (дата обращения: 30.11.2015).
 
« Последнее редактирование: Января 3, 2016, 14:21 от Николай Зуб »

Оффлайн Олег

  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 7 208
  • Репутация: +10/-3
  • Пол: Мужской
Re: Мониторинг систем и энтропия
« Ответ #1 : Января 3, 2016, 11:16 »
Для сложных стохастических систем, в т.ч. социально-экономических, энтропия является характеристикой динамической устойчивости системы – ключевого свойства системы с точки зрения системного подхода и общей теории систем. Это дает возможность использовать энтропию в качестве интегрального параметра мониторинга состояния социально-экономической системы.

А можно поподробнее о связи энтропии с динамической устойчивостью?
Мне этот момент пока не понятен.

Оффлайн sam gorelik

  • Moderator
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 2 233
  • Репутация: +0/-0
  • Пол: Мужской
  • samgor
Re: Мониторинг систем и энтропия
« Ответ #2 : Января 3, 2016, 17:47 »
Для сложных стохастических систем, в т.ч. социально-экономических, энтропия является характеристикой динамической устойчивости системы – ключевого свойства системы с точки зрения системного подхода и общей теории систем. Это дает возможность использовать энтропию в качестве интегрального параметра мониторинга состояния социально-экономической системы.

А можно поподробнее о связи энтропии с динамической устойчивостью?
Мне этот момент пока не понятен.
Я поместил часть статьи. В соответствии с Вашим советом не помещать слишком много, ибо плохо читается.
Я могу послать Вам в отдельном сообщении или по почте.
С удовольствием обсужу.И критику любую восприму конструктивно.

Оффлайн Олег

  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 7 208
  • Репутация: +10/-3
  • Пол: Мужской
Re: Мониторинг систем и энтропия
« Ответ #3 : Января 3, 2016, 18:14 »
Я поместил часть статьи. В соответствии с Вашим советом не помещать слишком много, ибо плохо читается.
Я могу послать Вам в отдельном сообщении или по почте.
С удовольствием обсужу.И критику любую восприму конструктивно.
Я понимаю, что вы делали упор совсем на другом, но все равно получилось как-то расплывчато - и о том, и о сем, и всё непонятно.
Надо как-то выделять основную мысль, а всё остальное должно работать только на нее.

Тут вроде бы о том, что информационный шум (энтропия сигнала) затрудняет выделение сигнала, то есть увеличивает работу обработки информационного сигнала при той же полезной части, то есть снижает КПД.

Но тут же есть что-то то ли о динамических, то ли о кинетических параметрах системы, а это уже в классической термодинамике с энтропией напрямую не связывается. В химии кинетика определяется потенциальным барьером на каждой стадии реакции, за исключением транспортных.

В общем, некоторые аналогии просматриваются, но не более того.

Оффлайн sam gorelik

  • Moderator
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 2 233
  • Репутация: +0/-0
  • Пол: Мужской
  • samgor
Re: Мониторинг систем и энтропия
« Ответ #4 : Января 3, 2016, 18:57 »
Я поместил часть статьи. В соответствии с Вашим советом не помещать слишком много, ибо плохо читается.
Я могу послать Вам в отдельном сообщении или по почте.
С удовольствием обсужу.И критику любую восприму конструктивно.
Я понимаю, что вы делали упор совсем на другом, но все равно получилось как-то расплывчато - и о том, и о сем, и всё непонятно.
Надо как-то выделять основную мысль, а всё остальное должно работать только на нее.

Тут вроде бы о том, что информационный шум (энтропия сигнала) затрудняет выделение сигнала, то есть увеличивает работу обработки информационного сигнала при той же полезной части, то есть снижает КПД.

Но тут же есть что-то то ли о динамических, то ли о кинетических параметрах системы, а это уже в классической термодинамике с энтропией напрямую не связывается. В химии кинетика определяется потенциальным барьером на каждой стадии реакции, за исключением транспортных.

В общем, некоторые аналогии просматриваются, но не более того.

Мне как раз интересно обсудить аналогии. На самом деле здесь рассматриваю аналогии между термодинамическими и сложными системами (в которых есть социальный, экономический и технологический аспект). Информационная энтропия и термодинамическая в основе такой аналогии. Мониторинг таких систем (а это очень важный элемент управления) может производиться не на основе физической или технической модели системы, а на основе феноменологической без точного описания системы. И энтропия оказывается тем интегральным параметром который быстрее всего реагирует на процессы внутри этой системы. И важно, чтобы параметры внешней среды или ее внутренние параметры, которые начинают изменяться во времени,  не приводили к потере устойчивости. И мы анализируем с двух сторон.С точки зрения выхода из равновесного состояния (а это как раз требует внешней работы, чтобы удерживать ее в определенных пределах) и с точки зрения потери устойчивости. Вот и получается, что энтропия хорошо подходит для определения как меняется система и это можно выявить в процесс е мониторинга возникновение пробоем на ранней стадии. И можно найти такие функции от параметров системы, которые легко оценивать(чтобы не ставить кучи сенсоров и датчиков). В общем на пальцах трудно объяснить. Если интересно то могу прислать статью.Она еще в издательстве и будет на днях опубликована.Через несколько дней смогу дать ссылку.

Оффлайн Олег

  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 7 208
  • Репутация: +10/-3
  • Пол: Мужской
Re: Мониторинг систем и энтропия
« Ответ #5 : Января 3, 2016, 20:39 »
и получается, что энтропия хорошо подходит для определения как меняется система и это можно выявить в процессе мониторинга возникновение проблем на ранней стадии. И можно найти такие функции от параметров системы, которые легко оценивать(чтобы не ставить кучи сенсоров и датчиков).

Это больше похоже на рекламу.

Цитировать

Через несколько дней смогу дать ссылку.

Ок. Ждем'с.