§ 1.5. Типы адаптации

Как уже говорилось, адаптация является частным случаем управления и заключается в изменении управляемого фактора таким образом, чтобы поддерживать некие заданные функционалы объекта в требуемом состоянии независимо от действия всякого рода внешних и внутренних воздействий. При этом специфика объекта накладывает на управление требование

где — множество допустимых управлений. Структура этого множества определяется двумя факторами — целевыми ограничениями и самим объектом. В данном случае нас будет интересовать специфика объекта, так как именно она через структуру множества определяет тип адаптации. Исходя из этого можно классифицировать различные типы адаптации [170].

1.5.1. Классификация типов адаптации

Если объект таков, что его изменение в процессе адаптации удобно осуществлять с помощью параметров т. е.

то такую адаптацию естественно назвать параметрической. Тогда каждый параметр может принимать бесконечное или конечное число значений. В первом случае

т. е. множество является континуумом, во втором

где — дискретное множество значений управления

Однако очень часто адаптацию объекта удобно осуществлять не путем изменения его параметров, а модификацией его структуры, т. е. вводя структурную адаптацию. Для этого представим фактор управления в виде пары

где — структурные факторы, с помощью которых можно изменять структуру объекта адаптации, а си) — адаптируемые параметры объекта (это параметры (1.5.2), с помощью которых реализуется параметрическая адаптация).

Целенаправленная вариация структурных факторов дает возможность адаптировать структуру объекта.

Такая декомпозиция управления на структурные и параметрические С факторы позволяет более эффективно решать задачи адаптации сложных объектов, для которых параметрическая адаптация малоэффективна.

Теперь задачу адаптации (1.2.9) следует записать в виде

где — множество допустимых структур — множество допустимых параметров

С, соответствующих структуре, определяемой — оптимальная структура; — оптимальные параметры этой структуры. (Так как однозначно определяет структуру объекта, то можно условно называть структурой.) Очевидно, что

т. е. множество допустимых управлений при адаптации (1.2.10) образуется как произведение множеств допустимых структур и параметров этих структур.

Блок-схема решения задачи (1.5.6) показана на рис. 1.5.1, из которого хорошо виден иерархический характер адаптации. На верхнем уровне производится адаптация структуры а на нижнем — параметров С этой структуры. Очевидно, что эти Два контура адаптации Работают в разных временных режимах: темп

Рис. 1.5.1. Двухконтурная схема структур: ной адаптации.

Рис. 1.5.2. Классификация типов адаптации

параметрической адаптации (контур 2 на рис. 1.5.1) значительно выше темпа структурной (контур 1). Действительно, на каждый шаг структурных изменений объекта должен приходиться весь цикл параметрической адаптации, иначе не выявится полностью эффективность реализованной структуры.

Очевидно, что методы решения задач структурной и параметрической адаптации различны, что и заставляет обращаться к такой дифференциации. Ее можно продолжить. На рис. 1.5.2 показана схема классификации различных типов адаптации. Прежде всего структурную адаптацию удобно подразделить на альтернативную и эволюционную [113].

Альтернативная адаптация отличается тем, что множество допустимых структур невелико и содержит две — пять альтернативных структур.

Эволюционная адаптация, по сути дела, моделирует процесс биологической эволюции (см. § 3.7 настоящей книги) Этот алгоритм отличается введением незначительных вариаций структуры моделирующих случайные мутации, которые также незначительно изменяют эффективность адаптируемого объекта. Иначе говоря, имеет место соотношение типа неравенства Липшица:

где а под нормой вариации структуры следует понимать число, характеризующее степень изменения структуры этой вариацией Например, при графическом описании структуры нормой такой вариации может быть число новых введенных или «выброшенных» вершин или ребер графа, описывающего структуру адаптируемого объекта.

«Мутации» структуры правило отбора, позволяющее выявлять ее благоприятные вариации, и образуют механизм

эволюции, с помощью которого строится последовательность улучшающихся структур

обладающих свойством

где знак предпочтения имеет очевидный смысл:

Заметим, что иногда допустимы нарушения соотношения (1.5.11) — например, в случае, когда вариацией структуры не удается получить лучшую, чем по критерию (1.5.11). Тогда выбирают лучшую из «мутированных» структур, что нарушает (1.5.11), но обеспечивает процедуре эволюции глобальные свойства, очень ценные в задачах структурной адаптации.

Очевидно, что такой новый тип адаптации, как структурная, требует разработки новых подходов к решению задач. Однако не следует забывать, что существует мощный аппарат параметрической адаптации, который можно использовать и для решения задач структурной. Для этого достаточно параметризовать структуру адаптируемого объекта (см. рис. 1.5.2).