2.Постановка научной задачи Общие положения

Научная задача - задача, относящаяся к научной области, и в которой используются научные методы выработки рекомендаций. Научные методы должны удовлетворять следующим общим требованиям:

- результаты, полученные при решении задачи, может получить другой учёный и при этом получить те же данные;

- все вычисления, допущения, оценки и исходные данные должны быть выполнены достаточно ясно и доступны для их проверки и критики;

-выводы не должны зависеть от личностей, репутации или частных интересов.

Составляющие этого этапа исследований в основном повторяют процесс формулирования прагматической задачи. Основное отличие - формулирование ведётся в количественных категориях, что позволяет удовлетворить ранее провозглашённым требованиям.

Каждое понятие, которое в прагматической задаче сформулировано качественно, в научной задаче формулируется в виде системы равенств, неравенств, функциональных зависимостей, элементов множеств и т. д.

Факторы, которые не могут быть описаны количественно, выделяются и оставляются для последующего логического анализа.

При этом в основе своей научная задача должна сохранить все основные свойства и особенности прагматической задачи. Это в первую очередь касается цели задачи, показателей эффективности, критериев, учитываемых факторов. Достаточно опытные исследователи могут сократить, а в пределе формально не выделять саму постановку прагматической задачи, а беря из неё лишь необходимые элементы.

Фактически, если в прагматической задаче мы имеем дело с реальной системой, то в научной задаче с её моделью, которую в принципе можно реализовать.

В зависимости от сложности задачи критерий может быть представлен либо в виде аналитических выражений, описывающих целевую функцию, либо в общем виде; в последнем случае должно быть чёткое определение всех, входящих в критерий понятий, и указаны факторы, от которых они зависят. То же самое относится к ограничениям.

Для того, чтобы поставить научную задачу, как и любую, необходимо сформулировать вопрос задачи и условия, при которых должен быть получен ответ на поставленный вопрос.

3 Варианты постановок научной задачи.

Как правило, научная задача является оптимизационной, то есть необходимо найти либо систему параметров, либо систему процедур, обеспечивающих либо требуемую, либо максимальную эффективность достижения цели при системе ограничений. При этом в качестве основного ограничения, как правило, выступают ресурсы.

В ряде задач, минимизируются ресурсы на достижение поставленной цели.

Рассмотрим типовые варианты постановок научных задач.

1-й вариант.

Обычно этот вариант применяется в случае, когда имеется информация о противнике и о среде (параметры a,b детерминированные и известны). Критерий для выбора оптимального варианта построения системы (действий) в этом случае обычно имеет вид

1

К: max Э(a, b, d_1p, d_2p, p ) ,

d_1p , p

d_1p  D_1p, p  P.

при C_p( d_1p, d_2p ) , C₀ .

где

a - параметры условий, описывающих действия противника;

в данном случае они приняты фиксированными;

b - параметры среды, не зависящие ни от действий своих сил,

ни от действий противника;

d_1p- варьируемые в ходе решения задачи параметры собственных средств для p-го варианта системы (в ряде задач это могут быть переменные);

d_2p- не варьируемые в ходе решения задачи параметры собственных средств для p-го варианта системы;

(все параметры векторные);

D_1p -область допустимых значений варьируемых параметров для p - го варианта системы;

D_2p -область допустимых значений не варьируемых параметров для p - го варианта системы;

P - множество допустимых (анализируемых, альтернативных) вариантов системы;

C_p - стоимость создания p-го варианта системы;

C₀ - допустимая стоимость создания системы.

Оптимизация системы производится как по вариантам её создания, так и по параметрам внутри варианта.

Кроме указанных выше ограничений в постановке задачи, как указывалось выше, могут быть ограничения в виде равенств.

Словесная формулировка: найти такой вариант создания системы из заданных допустимых вариантов, оптимальные значения параметров для этого варианта, которые обеспечивают максимальное (наибольшее) значение показателя эффективности при стоимости создания системы, не превышающей заданную, заданном варианте боевых действий противника и заданной среде.

Можно сказать более кратко: найти такой вариант создания системы, который удовлетворяет вышеприведенному критерию.

В такой формулировке вопрос задачи выражен неявно. Можно дать формулировку с прямым вопросом. Какой вариант системы и какие параметры этого варианта удовлетворяют данному критерию?

2-й вариант

Этот вариант обычно встречается в задачах проектирования обороны, когда противник имеет возможность её разведки и применения наиболее неблагоприятных для обороняющейся стороны стратегий (максиминные задачи). Критерий в этом случае имеет вид

1

К: max min Э(a, b, d_1p, d_2p, p ) ,

d_1p, p а

d_1p  D_1p , а  А,

p  P,

при C_p (d1_p, d2_p )  C₀ .

0

где А - область возможных значений параметров, характеризующих действия противника.

3-й вариант

Пусть параметры, описывающие среду, случайные величины с заданным законом распределения W(b),тогда 1-й вариант задачи принимает вид

1

К: max 3 Э(a, b, d_1p, d_2p, p ) W(b) db,

d_1p, p.

d_1p  D_1p , p  P,

при C_p(d_1p, d_2p )  C₀ .

0

4-й вариант

В случае, когда нужно минимизировать ресурсы на достижение цели задача имеет вид:

1

К: min C_p (d_1p, d_2p),

d_1p, p

d_1p  D_1p , p  P,

при Э(a, b, d_1p, d_2p, p )  Э₀.

Конечно, приведенные варианты постановок задач не исчерпывают всего многообразия постановок, но, освоив их, исследователь получит навыки для самостоятельных постановок.

Таким образом, при постановке научной задачи необходимо сформулировать:

- цель,

- альтернативные пути достижения цели,

- показатель, характеризующий степень достижения цели,

- перечень факторов, влияющих на достижение цели,

- провести классификацию факторов, выделить варьируемые в данной задаче факторы,

- определить области изменения параметров для различных факторов,

- описать исходные данные для решения задачи, определить источники их получения и характеристики входной информации,

- определить ресурсы, расходуемые на достижение цели,

- выбрать критерий, в соответствии с которым выбирается наиболее предпочтительный путь.

В этом случае можно считать задачу поставленной, сформулированной.

Рассмотрим выше приведенные формулировки с точки зрения анализа новизны решаемой научной задачи. Очевидно, задачу нужно считать новой, если она отличается от ранее поставленных хотя бы одним компонентом: критерием, показателем эффективности, видом ресурсов, варьируемыми и не варьируемыми параметрами для рассматриваемых факторов, набором альтернативных путей достижения цели, исходными данными.

Формулировка задачи естественно определяет требования к методическому аппарату, так как в постановке задачи содержится и выход методики (в виде показателя эффективности) и те факторы, которые необходимо учесть при оценке. Сравнивая полученную формулировку задачи с ранее решенными задачами, можно понять, в каком направлении должен быть усовершенствован имеющийся методический аппарат.