Системный анализ, управление и обработка информации - Рабочая программа дисциплины - 09.06.01. Информатика и вычислительная техника - Направления подготовки

Закреплена за кафедрой	Кафедра вычислительной техники и электроники
Направление подготовки	09.06.01. Информатика и вычислительная техника
Направленность	Системный анализ, управление и обработка информации
Форма обучения	Заочная
Общая трудоемкость	3 ЗЕТ
Учебный план	z09_06_01_ИВиТ_Систем_анализ-1-2020

Курс	3	Итого
Вид занятий	УП	РПД	УП	РПД
Лекции	4	4	4	4
Практические	4	4	4	4
Сам. работа	91	91	91	91
Часы на контроль	9	9	9	9
Итого	108	108	108	108

1. Цели освоения дисциплины

1.1.	Цель изучения дисциплины – формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков по применению основ моделирования с использованием современных персональных компьютеров и программных средств для решения широкого спектра задач в различных областях, а именно: ознакомить студентов с принципами и методами построения моделей и моделирования, проведения численных экспериментов и интерпретации результатов, проверки построенных моделей на адекватность реальным объектам. Основными задачами изучения дисциплины «Системный анализ, управление и обработка информации» являются: - овладение фундаментальными знаниями по основам моделирования различных систем, в том числе и вычислительных и информационных систем: получить целостное представление о науке и ее роли в развитии вычислительных технологий в области модели-рования процессов и систем; владеть общими вопросами и принципами моделирования; - использование вычислительных систем для построения и уточнения математической модели реального объекта в процессе моделирования; - приобретение практических навыков решения задач моделирования с использованием персональных компьютеров и математических пакетов программ, навыков проведения численных экспериментов и интерпретации результатов моделирования. Дисциплине «Системный анализ, управление и обработка информации» предшествует изучение дисциплин «Математика» и «Алгебра и геометрия», «Вычислительная математика». Данный курс требует от студентов наличия базовых знаний по математическому анализу, численным методам, математической логике и теории алгоритмов, а также об архитектуре вычислительных систем. Знания и навыки, полученные при изучении дисциплины «Системный анализ, управление и обработка информации», используются при изучении общепрофессиональных и специальных дисциплин.

1.1.

Цель изучения дисциплины – формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков по применению основ моделирования с использованием современных персональных компьютеров и программных средств для решения широкого спектра задач в различных областях, а именно: ознакомить студентов с принципами и методами построения моделей и моделирования, проведения численных экспериментов и интерпретации результатов, проверки построенных моделей на адекватность реальным объектам.
Основными задачами изучения дисциплины «Системный анализ, управление и обработка информации» являются:
- овладение фундаментальными знаниями по основам моделирования различных систем, в том числе и вычислительных и информационных систем: получить целостное представление о науке и ее роли в развитии вычислительных технологий в области модели-рования процессов и систем; владеть общими вопросами и принципами моделирования;
- использование вычислительных систем для построения и уточнения математической модели реального объекта в процессе моделирования;
- приобретение практических навыков решения задач моделирования с использованием персональных компьютеров и математических пакетов программ, навыков проведения численных экспериментов и интерпретации результатов моделирования.
Дисциплине «Системный анализ, управление и обработка информации» предшествует изучение дисциплин «Математика» и «Алгебра и геометрия», «Вычислительная математика». Данный курс требует от студентов наличия базовых знаний по математическому анализу, численным методам, математической логике и теории алгоритмов, а также об архитектуре вычислительных систем. Знания и навыки, полученные при изучении дисциплины «Системный анализ, управление и обработка информации», используются при изучении общепрофессиональных и специальных дисциплин.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В.03

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ПК-3	cпособность демонстрировать системное понимание в профессиональной области и получать научные результаты, удовлетворяющие установленным требованиям к содержанию диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук по направленности Приборы и методы экспериментальной физики
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.	Знать:
3.1.1.	- базисные понятия принципов и методов теории системного анализа и управления; - базисные операции над основными понятиями системного анализа и управления; - базисные методы системного анализа и управления на уровне, необходимом для конструктивного применения в прикладных задачах.
3.2.	Уметь:
3.2.1.	- применять методы системного анализа и управления при исследовании и проектировании широкого класса систем управления; - получать качественные результаты, ориентированные на создание систем управления с гарантированными свойствами замкнуты систем управления широкого класса; - формализовать прикладные задачи на языке системного анализа и управления.
3.3.	Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.	- разработки систем управления на основе методов системного анализа и управления в средах проектирования современных систем.

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия	Наименование разделов и тем	Вид занятия	Курс	Часов	Литература
Раздел 1. История возникновения и становления системного подхода.
1.1.	Сущность и основные характеристики системности. Возникновение и развитие системных идей. Мир в свете системных представлений. Понятие "система" . Категориальный аппарат системного подхода. Системообразующие факторы.Возникновение и развитие системных представлений. Причины возникновения системного анализа. Признаки системности. Системные представления и практика. Процессы познания и системность. Развитие системных представлений.	Лекции	3	1	Л1.1, Л2.1
1.2.	Архитектуры однопроцессорных и многопроцессорных вычислительных систем. Особенности моделирования систем информатики, вычислительных систем и сетей.	Сам. работа	3	8
Раздел 2. Модели и моделирование.
2.1.	Моделирование – составляющие целенаправленной деятельности. Способы воплощения модели. Абстрактные материальные модели. Установление подобия материальных моделей. Модель и оригинал. Конечность, упрощенность, приближенность. Сходство модели и оригинала. Адекватность модели. Истинность моделей. Динамика модели. Процесс моделирования. Причины невозможности полной алгоритмизации процесса моделирования. Множественность моделей систем. Определение понятия «проблема», «цель», «система». Определение понятия «черный ящик». Модель, свойства, трудности построения модели. Условия полезности модели «черного ящика». Модель свойства системы. Элемент, подсистем, причины построения разных моделей разными экспертами.	Лекции	3	1	Л1.1, Л2.2, Л2.1
2.2.	Проблема построения классификации систем. Характеристика сложных систем. Структура и организация систем. Структурный аспект систем. Проблема организации систем.	Сам. работа	3	12	Л1.1, Л2.2
Раздел 3. Функционирование системы.
3.1.	Условия использования, определение «структуры системы», «отношения», «свойство». Взаимосвязь понятий «отношения» и «свойства». Структурная схема системы «белый ящик». Динамические модели системы. Преобразование формальной модели в содержательную. Искусственные и естественные системы. Субъективные и объективные цели. Классификация систем. Схема функционирования управляемой модели. Классификация систем по способам управления. Большие и сложные системы. Классификация систем по ресурсной обеспеченности управления. Распознавание больших и сложных систем. Способы перевода больших систем в малые, сложных в большие.	Лекции	3	1	Л1.1
3.2.	Характеристика основных разновидностей функций системы. Проблемы эффективного функционирования системы. Система и среда. Среда и ее роль в жизни системы. Взаимодействие системы и среды.	Сам. работа	3	9	Л2.2
Раздел 4. Жизненный путь системы.
4.1.	Информация как свойство материи, сигналы в системах. Код, шум, сигнал. Типы сигналов. Случайный процесс – математическая модель сигналов. Эксперимент и модель. Современное понятие эксперимента. Измерение, измерительные шкалы. Модели обработки данных, типичные задачи, классификационных и числовых моделей. Особенности оптимизационного подхода. Выбор как реализации цели. Множественность задач выбора. Критериальный язык описания выбора. Описание выбора на языке бинарных отношений, как математического объекта. Этапы, процедуры и результат использования аналитического метода. Этапы, процедуры и результат использования синтетического метода. Особенности синтетического и аналитического метода. Технические аспекты агрегирования и декомпозиции. Типы сложности процесса декомпозиции. Эмерджментность как результат агрегирования. Основные компоненты системных исследований. Генерирование альтернатив. Формулировка проблемы. Формулировка цели. Критерии, причины многокритериальных задач.	Лекции	3	1	Л1.1, Л2.2
4.2.	Характеристика основных этапов жизненного пути системы. Система в переходных и критических состояниях. Отражение систем наукой. Моделирование систем различной природы. Математическое и кибернетическое моделирование систем.	Сам. работа	3	16	Л1.1
Раздел 5. Содержание и технология системного анализа.
5.1.	Основы системного анализа. Основные разновидности системного анализа.	Сам. работа	3	46
5.2.	Роль системного подхода в науке и практике. Функции системности в науке. Системные идеи в практической жизни общества.	Практические	3	4
Раздел 6. Аттестация
6.1.		Экзамен	3	9

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины

1. Возникновение и развитие системных представлений.
2. Причины возникновения системного анализа.
3. Признаки системности.
4. Системные представления и практика.
5. Процессы познания и системность.
6. Развитие системных представлений.
7. Модели и моделирование.
8. Моделирование – составляющие целенаправленной деятельности.
9. Способы воплощения модели.
10. Абстрактные материальные модели.
11. Установление подобия материальных моделей.
12. Модель и оригинал.
13. Конечность, упрощенность, приближенность.
14. Сходство модели и оригинала.
15. Адекватность модели.
16. Истинность моделей.
17. Динамика модели.
18. Процесс моделирования.
19. Причины невозможности полной алгоритмизации процесса моделирования.
20. Множественность моделей систем.
21. Определение понятия «проблема», «цель», «система».
22. Определение понятия «черный ящик».
23. Модель, свойства, трудности построения модели.
24. Условия полезности модели «черного ящика».
25. Модель свойства системы.
26. Элемент, подсистем, причины построения разных моделей разными экспертами.
27. Модель структуры системы.
28. Определение «структуры системы», «отношения», «свойство».
29. Взаимосвязь понятий «отношения» и «свойства».
30. Структурная схема системы «белый ящик».
31. Динамические модели системы.
32. Преобразование формальной модели в содержательную.
33. Искусственные и естественные системы.
34. Субъективные и объективные цели.
35. Классификация систем.
36. Схема функционирования управляемой модели.
37. Классификация систем по способам управления.
38. Большие и сложные системы.
39. Классификация систем по ресурсной обеспеченности управления.
40. Распознавание больших и сложных систем.
41. Способы перевода больших систем в малые, сложных в большие.
42. Информация как свойство материи, сигналы в системах.
43. Код, шум, сигнал.
44. Типы сигналов.
45. Случайный процесс – математическая модель сигналов.
46. Эксперимент и модель.
47. Современное понятие эксперимента.
48. Измерение, измерительные шкалы.
49. Типичные задачи, классификационных и числовых моделей.
50. Особенности оптимизационного подхода.
51. Выбор как реализации цели.
52. Множественность задач выбора.
53. Этапы, процедуры и результат использования синтетического метода.
54. Особенности синтетического и аналитического метода.
55. Технические аспекты агрегирования и декомпозиции.
56. Типы сложности процесса декомпозиции.
57. Эмерджментность как результат агрегирования.
58. Основные компоненты системных исследований.
59. Генерирование альтернатив.
60. Критерии, причины многокритериальных задач.

5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)

1. Системность и ее роль в науке.
2. Характеристика основных этапов становления и развития сис-темного подхода.
3. Предмет общей теории систем.
4. Методы системного анализа
5. Применение теории систем в различных науках.
6. Методы системного анализа.
7. Роль системного подхода в практической деятельности людей.
8. Эволюция системных идей.
9. Системное понимание общества.
10. Система: понятийное содержание и познавательно-методологи-ческие возможности.
11. Анализ основных определений понятия “система”.
12. Категориальный аппарат теории систем.
13. Принципы общей теории систем.
14. Различие познавательного и праксеологического понимания систем.
15. Категориальный аппарат системного подхода и его развитие.
16. Системообразующие факторы
17. Структура системного анализа.
18. Системный анализ — потребность нашего времени.
19. Архитектоника системного анализа.
20. Системные законы и их роль в аналитической деятельности.

5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации

1. Аргументация относительно возрастания в современном обществе роли системного анализа.
2. Основные виды системной деятельности.
3. Структура системного анализа.
4. Основные принципы системного анализа.
5. Характеристика применяемых в системном анализе подхо¬дов.
6. Методы системного анализа.
7. Основные системные теории, их познаватель-ные возможности.
8. Основные категории системного анализа.
9. Модель системного анализа Ю. И. Черняка.
10. Основные разновидности системного анализа.
11. Классификация методов системного анализа.
12. Социальные и научно-методологические предпосылки возникновения теории систем.
13. Характеристика основных этапов возникновения и разви¬тия теории систем.
14. Вклад философии в становление системных идей.
15. Основные источники системных пред-ставлений.
16. Основоположники общей теории систем.
17. Этапы развития теории систем.
18. Функции системного подхода в обществе.
19. Различия системного подхода и системной теории.
20. Характеристика общества как системы.
21. Основные специфические признаки общества как систе¬мы.
22. Вклад в развитие системных идей российских исследователей.
23. Определение понятия “система” на основе категорий “вещь” — “свойство” — “отношение”.
24. Определение системы на основе категории “це¬лостность”.
25. Кибернетическое определение системы.
26. Различие конструктивного и дескриптив¬ного подхода в определении системы.
27. Конструктивное определение системы.
28. Определение системы с дескриптивных позиций.
29. Определение системы с позиции микро- и макроподходов.
30. Классификацию основных категорий системного подхода.
31. Системообразующий фактор системы.
32. Основные разновидности систем.
33. Специфика сложных систем.

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
	Авторы	Заглавие	Издательство, год	Эл. адрес
Л1.1	Павловский Ю.Н., Белотелов Н.В., Бродский Ю.И.	Имитационное моделирование: учеб. пособие для вузов	М.: Академия, 2008	www.lib.asu.ru
6.1.2. Дополнительная литература
	Авторы	Заглавие	Издательство, год	Эл. адрес
Л2.1	Бусленко Н.П.	Моделирование сложных систем:	М. : Наука, 1978
Л2.2	Башкирцева И.А., Ряшко Л.Б.	Компьютерное моделирование популяционной динамики: учеб. пособие	Екатеринбург: Изд-во УрГУ, 2009
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
	Название		Эл. адрес
Э1	e.lanbook.com/books/
Э2	www.gpntb.ru/ Государственная публичная научно-техническая библиотека.
Э3	www.nlr.ru/ Российская национальная библиотека.
Э4	www.nns.ru/ Национальная электронная библиотека.
Э5	www.rsl.ru/ Российская государственная библиотека.
Э6	www.microinform.ru/ Учебный центр компьютерных технологий «Микроинформ».
Э7	www.tests.specialist.ru/ Центр компьютерного обучения МГТУ им. Н.Э.Баумана.
Э8	www.intuit.ru/ Образовательный сайт
Э9	www.window.edu.ru/ Библиотека учебной и методической литературы
Э10	www.osp.ru/ Журнал «Открытые системы»
Э11	www.ihtika.lib.ru/ Библиотека учебной и методической литературы
Э12	Мудл		portal.edu.asu.ru
6.3. Перечень программного обеспечения
Для проведения лабораторных занятий необходимо использование компьютерного класса. На компьютерах должны быть установлены программные средства, поддерживающие работу с алгоритмическими языками С/C++, Pascal и т.п. Microsoft Windows Microsoft Office 7-zip Условия использования: https://www.7-zip.org/license.txt Libre Office Условия использования: https://ru.libreoffice.org/about-us/license/ Acrobat Reader Условия использования: http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf Visual Studio Условия использования: https://code.visualstudio.com/license
6.4. Перечень информационных справочных систем
1 Федеральная служба государственной статистики РФ [Электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа: http://www.gks.ru/. 2 Федеральный портал по научной и инновационной деятельности [Электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа: http://www.sci-innov.ru/. 3 Научная и учебно-методическая литература [Электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа: http://www.intuit.ru. 4 Научный журнал «Вестник Российской академии естественных наук» [Электрон-ный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа: http://www.ras.ru/publishing/rasherald/rasherald_archive.aspx. 5 Научный журнал «Интеграл» [Электронный ресурс]. - Электронные данные. – Ре-жим доступа: http://www.portalnano.ru/read/databases/publication/journal_integral. 6 Научный журнал «Инновации» [Электронный ресурс]. - Электронные данные. – Режим доступа: http://ojs.innovjoum.ru/index.php/innov 7 Научный журнал «Информатика и системы управления» [Электронный ресурс]. – Электронные данные. - Режим доступа: http://ics.khstu.ru/ 8 Научный журнал «Информационные системы и технологии» [Электронный ре-сурс]. - Электронные данные. - Режим доступа: http://gu-unpk.ru/science/joumal/isit 9 Научный журнал «Информационные технологии» [Электронный ресурс]. - Элек-тронные данные. - Режим доступа: http://novtex.ru/IT/ 10 Научный журнал «Нейрокомпьютеры: разработка, применение» [Электронный ре-сурс].-Электронные данные. – Режим доступа: http://www.radiotec.ru/catalog.php?cat=jr7 11 Научный журнал «Программные продукты и системы» [Электронный ресурс]. - Электронные данные. – Режим доступа: http://www.swsys.ru/ Электронная библиотечная система Алтайского государственного университета (http://elibrary.asu.ru/); Научная электронная библиотека elibrary (http://elibrary.ru) Электронно-библиотечная система Университетская библиотека on-line (http://www.biblioclub.ru) Электронно-библиотечная система издательства «Лань» (http://e.lanbook.com) Электронно-библиотечная система Юрайт (https://www.biblio-online.ru/)

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория	Назначение	Оборудование
208К	лаборатория метрологии и электроники - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации	Учебная мебель на 15 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доски меловые 1шт.; учебный стол-10 шт.; компьютеры: марка Aquarius модель Cel-2533 - 10 единиц; генератор GFG-8219A – 22 шт.; источник питания АТН-1023 – 25 шт.; микровольтметр ВМС-4; микровольтметр WMS-4; монитор 17"LCD Samsung 793 MB; мультиметр APPA-203 – 3 шт.; мультиметр APPA-207; осциллограф 211; осциллограф АСК-1052 – 8 шт.; осциллограф DS5152M; осциллограф АСК-1021 – 13 шт.;осциллограф-приставка двухканальный АСК-3116; паяльная станция АТР-1121 - 3 шт.; паяльная станция АТР-4302; принтер лазерный HP L J 1100; программное обеспечение АСК-3106-PO; стабилизатор 3218 - 2 шт.; учебный комплекс для проведения лабораторных работ по курсу " Микропроцессорные системы"
206К	лаборатория коммуникационных технологий - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации	Учебная мебель на 11 посадочных мест; рабочее место преподавателя; компьютеры: марка Aquarius модель Cel-5233 - 8 единиц; компьютер Парус, анализатор спектраRohde&Schwarz; голосовой маршрутизатор D-LINK; коммутатор D-Link - 5 шт.; компьютер Парус; концентратор доступа РРТР; маршрутизатор D-LINK; межсетевой экран DFL- 800 - 4 шт.; межсетевой экран DFL-1600; отладочная плата TMDSDSK6416; шлюз SIP – 4 шт.
Помещение для самостоятельной работы	помещение для самостоятельной работы обучающихся	Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ
001вК	склад экспериментальной мастерской - помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования	Акустический прибор 01021; виброизмеритель 00032; вольтметр Q1202 Э-500; вольтметр универсальный В7-34А; камера ВФУ -1; компьютер Турбо 86М; масспектрометр МРС -1; осциллограф ЕО -213- 2 ед.; осциллограф С1-91; осциллограф С7-19; программатор С-815; самописец 02060 – 2 ед.; стабилизатор 3218; терц-октавный фильтр 01023; шкаф вытяжной; шумомер 00026; анализатор АС-817; блок 23 Г-51; блок питания "Статрон" – 2 ед.; блок питания Ф 5075; вакуумный агрегат; весы; вольтметр VM -70; вольтметр В7-15; вольтметр В7-16; вольтметр ВУ-15; генератор Г-5-6А; генератор Г4-76А; генератор Г4-79; генератор Г5-48; датчик колебаний КВ -11/01; датчик колебаний КР -45/01; делитель Ф5093; измеритель ИМП -2; измеритель параметров Л2-12; интерферометр ИТ 51-30; источник "Агат" – 3 ед.; источник питания; источник питания 3222; источник питания ЭСВ -4; лабораторная установка для настройки газовых лазеров; лазер ЛГИ -21; М-кальк-р МК-44; М-калькул-р "Электроника"; магазин сопротивления Р4075; магазин сопротивления Р4077; микроскоп МБС -9; модулятор МДЕ; монохроматор СДМС -97; мост переменного тока Р5066; набор цветных стекол; насос вакумный; насос вакуумный ВН-01; осциллограф С1-31; осциллограф С1-67; осциллограф С1-70; осциллограф С1-81; осциллоскоп ЕО -174В – 2 ед.; пентакта L-100; пирометр "Промень"; пистонфон 05001; преобразователь В9-1; прибор УЗДН -2Т; скамья оптическая СО 1м; спектограф ДФС -452; спектограф ИСП -51; стабилизатор 1202; стабилизатор 3217 – 4 ед.; стабилизатор 3218; стабилизатор 3222 – 3 ед.; станок токарный ТВ-4; усилитель мощности ЛВ -103 – 4 ед.; усилитель У5-9; центрифуга ВЛ-15; частотомер Ч3-54А; шкаф металлический; эл.двигатель; электродинамический калибратор 11032
Учебная аудитория	для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик	Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска)

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Не требуются