Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Компьютерное моделирование в системе методов научного познания 12
1.1. Методы научного познания 12
1.2. Становление и особенности метода компьютерного моделирования 75
ГЛАВА II. Компьютерное моделирование современных социальных и экономических процессов 110
2.1. Компьютерное моделирование бизнес-процессов 110
2.2. Применение программных информационных систем в организации научного поиска 136
2.3. Компьютерное и программное обеспечение в дистанционном обучении и маркетинге образовательных услуг 161
Заключение 173
Библиография 177
- Становление и особенности метода компьютерного моделирования
- Компьютерное моделирование бизнес-процессов
- Применение программных информационных систем в организации научного поиска
- Компьютерное и программное обеспечение в дистанционном обучении и маркетинге образовательных услуг
Становление и особенности метода компьютерного моделирования
В истории с 40-х годов XX века до современного времени, начало XXI века, произошли изменения, характеризующие развитие математического моделирования и вычислительного эксперимента. Изменения знаменовали рост от частных приемов и форм познания к глобальным междисциплинарным методам. Рассматриваемые изменения протекали в несколько этапов, границы между которыми весьма условны. В итоге, можно выделить периоды, в которых действовали принципиально разные, но преемственные подходы к моделированию и эксперименту. В первую очередь отличия связаны с научно-техническими революциями, развитием компьютерного обеспечения, особенностями субъектно-объектных отношений, с ролью инструментов в процессе научного познания, с применяемой терминологией и т.д.
Как уже было сказано, важнейшим элементом исследовательского процесса, лежащим в основе познавательных действий в фундаментальной науке, является эксперимент. Использование вычислительной техники позволило автоматизировать сам эксперимент и анализ его результатов, а также в определенных случаях заменить натурный эксперимент численным в рамках математического моделирования.
Экспериментальные исследования в любой фундаментальной отрасли науки (экономики, социологии, медицины, биофизики, физики, энергетики, астрономии и т.д.) можно разделить на следующие три категории: а) экспериментальные исследования, проводимые для выявления, уточнения или проверки фундаментальных законов; на основе таких исследований могут быть открыты принципиально новые явления или законы либо подтверждены или опровергнуты теоретические предсказания и гипотезы принципиального характера; б) эксперименты, проводимые с целью проверки существования явлений и закономерностей, которые могут быть следствием фундаментальных законов; в) экспериментальные исследования конкретных организационных и экономических форм, схем, процессов, препаратов, систем и устройств, при создании которых используются фундаментальные и производ ные от них явления и законы; цель таких исследований заключается в определении условий, когда эти явления и законы могут быть использованы наиболее полезно с практической точки зрения.1
При точной математической формулировки исходных закономерностей и строгом задании условий процесса, задачи типа б) и в) могут быть решены численно, т.е. реальный эксперимент может быть заменен машинным - компьютерным экспериментом. Как отмечают Ю. А. Харин и А. Ф. Апорович, эффективность такой замены очевидна по следующим причинам: существенно снижаются затраты на натурные эксперименты; значительно сокращается время исследования (разработки) или же расширяется их объем; возможна полная оптимизация режима и параметров процесса или явления; возможно исследование недоступных для измерения параметров и величин; могут быть исследованы предельные (разрушающие) режимы; может быть исследована критичность параметров процесса или устройства, что в большинстве случаев характеризует его реализуемость или практическую ценность. Следовательно, вычислительный эксперимент на современном уровне развития науки и вычислительной техники становится одним из важнейших инструментов познания. Эффективность вычислительного эксперимента как инструмента познания зависит от двух факторов: адекватность математической модели; быстродействия ЭВМ и эффективности применения вычислительных мето-дов (алгоритмов) решения задачи.
Адекватность математических моделей, описаний идеализированных явлений или процессов зависит, в частности, как уже ранее было сказано, от множества учитываемых параметров: основных и второстепенных. Такое уточнение модели неизбежно ведет к усложнению математического аппарата, что в свою очередь повышает трудоемкость вычислений. Трудоемкость вычислений может быть сокращена за счет совершенных вычислительных методов (программного обеспечения) и более быстродействующих электрон ных вычислительных машин (аппаратного обеспечения). Таким образом, вычислительный эксперимент зависит от особенностей и развития компьютерных технологий. Поэтому, перед тем как охарактеризовать его, целесообразно обратить внимание на историю развития электронной вычислительной техники, ЭВМ. Электронная вычислительная машина (ЭВМ) или компьютер - комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.1
До определенного исторического момента технологический рост ЭВМ провоцировался научной потребностью в решении сложных задач математического моделирования. Первоначально ЭВМ возникли как быстродействующие счетные машины, в которые вводились цифровые данные, отражающие условия какой-либо задачи. После преобразования данных в соответствии с машинными программами, выполнения цикла расчета, полученные результаты контролировались и оценивались специалистами предметной области, поставившими задачу. Если результаты не удовлетворяли требуемым условиям, работа повторялась. Значит, непосредственно ручной труд ученого, зачастую тяжелый и однообразный, заменялся расчетом на электронных машинах, за работой которых следили специалисты операторы. Подобное положение дел осложнялось трудностями взаимодействия операторов и ученых, что влекло за собой погрешности в результатах. Смысл профессионально интересной задачи обычно ускользал при попытке сформулировать его программисту, который зачастую не понимал тонкостей предметной области, что требовало постоянного контроля со стороны.
К началу 70-х годов XX века вычислительная техника приобрела строгую классификацию, которая вполне актуальна и до сегодняшнего дня. Весь спектр вычислительных систем можно классифицировать по принципу действия (аналоговые, цифровые, гибридные), по этапам создания (от 1-го поко ления 50-е годы до 6-го поколения персональные коммуникаторы, кластерная архитектура начала XXI века), по назначению (универсальные, проблемно-ориентированные, специализированные), по размерам (супер ЭВМ, большие ЭВМ, малые, мини и микро-ЭВМ) и функциональным возможностям (быстродействие, разрядность, эксплуатационные качества и т.п.).
В нашу задачу не входит выяснение особенностей компьютерной классификации, но следует сказать, что большее влияние на формирование современной методологии оказали появившиеся в начале 70-х годов микро-ЭВМ (многопользовательские и однопользовательские - персональные) построенные на основе микропроцессоров. Именно наличие микропроцессора послужило первоначально определяющим признаком микро-ЭВМ. Сейчас микропроцессоры используются во всех без исключения классах компьютеров.
Компьютерное моделирование бизнес-процессов
Научно технический прогресс обусловил не только рост эффективности научной деятельности человека, но как уже отмечалось, стал причиной обострения проблемы ответственности ученого. В прошлые эпохи наука и техника существовали изолированно друг от друга. Научные достижения не были прямо и непосредственно связаны с их воплощением. Сами ученые не решали, как и в каких целях будет использовано то или иное научное открытие и решение. Изучение природы явлений оправдывалось познавательным интересом. Вопрос об ответственности не стоял так остро. Формирование системы «наука-техника» существенно изменило ситуацию. В современных условиях они сливаются воедино, и порой трудно сказать, где кончается наука и начинается ее техническое применение. Контексты научного открытия и изобретения в значительной мере совпадают между собой. Исследователь отчетливо осознает, в каких целях может быть использовано научное открытие, а во многих случаях прямо участвует в его реализации. Со второй половины XX века значение научно-технических достижений стало очевидным для всего общества. Современные государства в лице правительств, торговые, промышленные корпорации, предприятия в условиях рыночной экономики - когда большая часть изменений инициируется рынком, стремятся к новейшим идеям и проектам. Поэтому, важное развитие получил процесс привлечения и удержания лучших специалистов. Следствием научной работы которых стало широкое внедрение новейших технических решений в различные области жизнедеятельности. Ведущей из областей, где признание факта, что человеческая мысль, идея стала одной из центральных сил выживания и развития, представляет экономика.
Экономическая сфера наиболее подвержена влиянию современных технологий. Такое положение определятся одним из аспектов - экономический рост предприятий, отраслей, страны в целом обусловливается их конкурентоспособностью. Причины этого осознаются более ясно в эпоху глобализации, когда национальные рынки сливаются в единую общемировую торговую площадку, компании различных стран открыто сталкиваются друг с другом в конкурентной борьбе. Будучи достаточно сложным процессом - анализ и поддержка конкурентоспособности имеет научное, методологическое обеспечение. В рамках экономической науки, поддержание конкурентоспособности является сложным многоуровневым процессом, который раскрывается в зависимости от множества внутренних и внешних факторов. Традиционно, к факторам, определяющим конкурентоспособность относят: наукоемкость, накопленный инновационный потенциал, производственный потенциал, качество управления и т.д. Приводимые факторы не являются независимыми, поэтому их анализ и, следовательно, формирование множества показателей конкурентоспособности происходит согласно определенной методологии.1 Такая методология, предполагает, что показатели классифицируются с учетом функциональных областей управления: маркетинг, производство, финансы, персонал, технологии, и основных источников создания стоимости: маркетинговых, финансовых, инновационных и организационных. Механизм основных источников стоимости и функциональных областей управления проявляется в ходе реализации бизнес-процессов: маркетинговых, производственно-технологических, финансово-экономических и организационных.
Показатели, описывающие результаты этих бизнес-процессов, рассматриваются как показатели конкурентоспособности и учитывают множество внутренних и внешних составляющих, которые, накапливаясь, могут быть приведены в систему в процессе компьютерного моделирования. Рост конкуренции является стимулом для использования информационных технологий и причиной столь пристального внимания к таким темам, как реинжиниринг, оптимизация бизнес-процессов, повышение эффективности. Суть которых сводится к увеличению стоимости, повышению производительности труда и поиску новых методов снижения издержек субъектов экономической деятельности. В более широком смысле, такая рационализация понимается как устранение всего «неэффективного» или оптимизация существующего. Анализируя опыт работы современных компаний в условиях глобальной конкуренции, можно отметить, что используемые ими методы реорганизации действительно приводят к впечатляющему росту эффективности и экономическим результатам. Новые рациональные схемы, по которым работают компании после реорганизации, требуют существенно меньше времени и ресурсов, что в свою очередь приводит к значительному снижению издержек.
Хорошим примером из практики может послужить сокращение издержек приходящихся на долю оплаты труда персонала. В этом случае могут использоваться следующие методы: снижение прямой стоимости рабочей силы, ровняясь на конкурента; замена человеческого труда более дешевым - «трудом» машин под управлением компьютеров, что является результатом автоматизации; сокращение работников интеллектуального труда за счет использования более рациональных схем, компьютеров и вычислительных сетей.1 Из примера видно, что последние два метода напрямую связаны с информационными технологиями. Существенное участие информационных технологий сохраняется повсеместно и обусловлено тем, что они являются стратегическим ресурсом компании, обеспечивая ее конкурентоспособность. В рамках информационных технологий происходит автоматизация профессиональной деятельности специалиста. Автоматизация определяется как процесс создания, внедрения и использования технических, программных средств и математических методов, освобождающих человека от непосредственного участия в получении, преобразовании и передаче энергии, материа
Применение программных информационных систем в организации научного поиска
Научно технический прогресс обусловил не только рост эффективности научной деятельности человека, но как уже отмечалось, стал причиной обострения проблемы ответственности ученого. В прошлые эпохи наука и техника существовали изолированно друг от друга. Научные достижения не были прямо и непосредственно связаны с их воплощением. Сами ученые не решали, как и в каких целях будет использовано то или иное научное открытие и решение. Изучение природы явлений оправдывалось познавательным интересом. Вопрос об ответственности не стоял так остро. Формирование системы «наука-техника» существенно изменило ситуацию. В современных условиях они сливаются воедино, и порой трудно сказать, где кончается наука и начинается ее техническое применение. Контексты научного открытия и изобретения в значительной мере совпадают между собой. Исследователь отчетливо осознает, в каких целях может быть использовано научное открытие, а во многих случаях прямо участвует в его реализации. Со второй половины XX века значение научно-технических достижений стало очевидным для всего общества. Современные государства в лице правительств, торговые, промышленные корпорации, предприятия в условиях рыночной экономики - когда большая часть изменений инициируется рынком, стремятся к новейшим идеям и проектам. Поэтому, важное развитие получил процесс привлечения и удержания лучших специалистов. Следствием научной работы которых стало широкое внедрение новейших технических решений в различные области жизнедеятельности. Ведущей из областей, где признание факта, что человеческая мысль, идея стала одной из центральных сил выживания и развития, представляет экономика.
Экономическая сфера наиболее подвержена влиянию современных технологий. Такое положение определятся одним из аспектов - экономический рост предприятий, отраслей, страны в целом обусловливается их конкурентоспособностью. Причины этого осознаются более ясно в эпоху глобализации, когда национальные рынки сливаются в единую общемировую торговую площадку, компании различных стран открыто сталкиваются друг с другом в конкурентной борьбе. Будучи достаточно сложным процессом - анализ и поддержка конкурентоспособности имеет научное, методологическое обеспечение. В рамках экономической науки, поддержание конкурентоспособности является сложным многоуровневым процессом, который раскрывается в зависимости от множества внутренних и внешних факторов. Традиционно, к факторам, определяющим конкурентоспособность относят: наукоемкость, накопленный инновационный потенциал, производственный потенциал, качество управления и т.д. Приводимые факторы не являются независимыми, поэтому их анализ и, следовательно, формирование множества показателей конкурентоспособности происходит согласно определенной методологии.1 Такая методология, предполагает, что показатели классифицируются с учетом функциональных областей управления: маркетинг, производство, финансы, персонал, технологии, и основных источников создания стоимости: маркетинговых, финансовых, инновационных и организационных. Механизм основных источников стоимости и функциональных областей управления проявляется в ходе реализации бизнес-процессов: маркетинговых, производственно-технологических, финансово-экономических и организационных.
Показатели, описывающие результаты этих бизнес-процессов, рассматриваются как показатели конкурентоспособности и учитывают множество внутренних и внешних составляющих, которые, накапливаясь, могут быть приведены в систему в процессе компьютерного моделирования. Рост конкуренции является стимулом для использования информационных технологий и причиной столь пристального внимания к таким темам, как реинжиниринг, оптимизация бизнес-процессов, повышение эффективности. Суть которых сводится к увеличению стоимости, повышению производительности труда и поиску новых методов снижения издержек субъектов экономической деятельности. В более широком смысле, такая рационализация понимается как устранение всего «неэффективного» или оптимизация существующего. Анализируя опыт работы современных компаний в условиях глобальной конкуренции, можно отметить, что используемые ими методы реорганизации действительно приводят к впечатляющему росту эффективности и экономическим результатам. Новые рациональные схемы, по которым работают компании после реорганизации, требуют существенно меньше времени и ресурсов, что в свою очередь приводит к значительному снижению издержек.
Хорошим примером из практики может послужить сокращение издержек приходящихся на долю оплаты труда персонала. В этом случае могут использоваться следующие методы: снижение прямой стоимости рабочей силы, ровняясь на конкурента; замена человеческого труда более дешевым - «трудом» машин под управлением компьютеров, что является результатом автоматизации; сокращение работников интеллектуального труда за счет использования более рациональных схем, компьютеров и вычислительных сетей.1 Из примера видно, что последние два метода напрямую связаны с информационными технологиями. Существенное участие информационных технологий сохраняется повсеместно и обусловлено тем, что они являются стратегическим ресурсом компании, обеспечивая ее конкурентоспособность. В рамках информационных технологий происходит автоматизация профессиональной деятельности специалиста. Автоматизация определяется как процесс создания, внедрения и использования технических, программных средств и математических методов, освобождающих человека от непосредственного участия в получении, преобразовании и передаче энергии, материа
Компьютерное и программное обеспечение в дистанционном обучении и маркетинге образовательных услуг
Сеть Интернет постоянно развивается, проникая во все области жизнедеятельности. Ее повсеместному присутствию обязано такое развивающееся направление, как дистанционное предоставление образовательных услуг. В основе своей идея очевидная, но ее реализация зависит от множества факторов: качества образовательных программы, модели образовательного процесса, уровня подготовки выпускников, программно-аппаратные средства обеспечения и т.д. Последний фактор является определяющим, отличительным дистанционного обучения от заочного. Пересекаясь с таким направлением как заочное, дистанционное обучение требует качественной реализации образовательной модели, в которую включены дополнительные аппаратные и коммуникационные компоненты. Большое значение отводится подготовке учебных материалов. От качества, способа представления, демонстрации учебных материалов, напрямую зависит сам образовательный процесс. В его структуру включены преподаватели, подготавливающие документы, кураторы, оценивающие знания слушателей на определенных этапах, слушатели, вспомогательный персонал, системы коммуникации, аппаратные средства, правила работы и программное обеспечение. Дистанционное предоставление образовательных услуг проходит, в общем случае, поэтапно: подготовка учебных материалов; подготовка контрольных тестов, для оценки знаний; перевод учебных материалов в формат для демонстрации через Интернет; передача, демонстрация учебных материалов; обратная связь студент-преподаватель; контроль знаний; На первом этапе происходит подготовка учебных материалов, контрольных тестов в исходном формате, с помощью которого их легко моди фицировать и т.д. Так же подготавливаются сопроводительные документы и техническое задание, в которых описываются все ключевые требования к материалам, внешний вид, условия применения, система оценок, правила использования и т.д.
После этого все данные необходимо преобразовать в формат доступный для демонстрации по сети. Это может быть статическая информация, опросные формы, интерактивные ролики, видео и т.п. Такая работа, в общем случае, проводится силами технических специалистов, так как требует специальных знаний и специального программного обеспечения. С другой стороны, если материалы уже размещены на сайте, для их обновления могут привлекаться обычные сотрудники, соответственно использующие универсальное программное обеспечение. Далее, по установленному учебному регламенту, слушатели изучают материалы, проходят практикумы, с помощью интерактивных демонстраций выполняют самостоятельные работы на сайте, проходят тесты или в режиме offline подготавливают рефераты, курсовые работы, которые потом пересылаются кураторам. Учебную деятельность слушателей курируют преподаватели через сайт (форумы, конференции), электронную почту, телефон и т.п. После прохождения предметных курсов, проводится контроль знаний, выставляются частные и общие оценки. Данные о слушателе, его действия, пройденные курсы, статистика успеваемости, сохраняются в базе данных. На рис.14 приведена общая схема дистанционного предоставления образовательных услуг. В ходе каждого этапа применяется разное программное обеспечение, которое можно охарактеризовать по следующим показателям: в зависимости от аппаратной платформы, операционной системы, клиент, сервер; бесплатное, условно-бесплатное, платное; универсальное, специализированное, специально разрабатываемое; не локализованное, локализованное в России, российская разработка (сопроводительная документация, интерфейс) и т.д. Рисунок 14. Схема дистанционного предоставления образовательных услуг.
Программного обеспечения, является ключевым элементом, пронизывающим все внутренние процессы дистанционного обучения. Как в любой коммерческой структуре, на этапах становления используется разрозненный комплекс программных средств, на этапах зрелости общие программные схемы документооборота и в конечном счете комплексные информационные системы поддерживающие компьютерную модель бизнес-процессов. Компьютерная модель дистанционного обучения включает в себя множество элементов, планирование, подготовка материалов и т.д., но важнейшим остается учебный процесс, в котором «практические» занятия играют особую роль. Практикум это наиболее трудоемкая часть системы дистанционного обучения. В очных образовательных учреждениях технической специальности, лабораторный практикум важнейший процесс.
Он заключается во множестве экспериментов с реальными объектами, в ходе которых варьируются условия проведения. В итоге эксперименты в лабораторных практикумах призваны закрепить знания слушателей соотнести теоретические основания с эмпирическими закономерностями. В тех случаях, когда с помощью компьютерного моделирования можно предложить адекватную замену натурному эксперименту в дистанционном обучении, когда проблемы разработки, изучения адекватности модели реального процесса не стоит, возникает ряд вопросов: Какая схема практических занятий? Как реализовать практикум в сети? Какие результаты, как слушатель усвоил материал? Для ответа на вопросы понадобится разложить процесс на составляющие, проанализировать факторы. Упрощая задачу, допустим, что лабораторный практикум заключается в изучении показателей какого-нибудь реального объекта или системы объектов, например электрических цепей, в рамках лабораторных работ по общей электротехнике. В этой области знаний практикум может проходить с помощью достаточно адекватных формализованных
