Ασφάλεια Συστημάτων Μηχανικού Μάθημα 1 Δρ. Ιωάννης Μ. Δόκας Επίκουρος Καθηγητής Εργαστήριο Οργάνωσης και Προγραμματισμού Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΔΠΘ
Σύστημα Σύνολο μελών που με βάση τα ερεθίσματα και την οπτική γωνία ενός παρατηρητή συνδέονται με σχέσεις για την επίτευξη ενός σκοπού
1. Σύνολο Μελών Ομάδα αντικειμένων με κάποια κοινά χαρακτηριστικά Τα βιβλία που είναι γραμμένα στην Ελληνική Γλώσσα Οι άνθρωποι που προχωρούν σε έναν συγκεκριμένο πεζόδρομο Μία ομάδα ποδοσφαίρου
2. Σύνδεση Μελών με Σχέσεις Τα μέλη του συνόλου πρέπει να αλληλοσυνδέονται ή να επηρεάζουν το ένα το άλλο Τα βιβλία που είναι γραμμένα στην Ελληνική Γλώσσα Οι άνθρωποι που βαδίζουν σε έναν συγκεκριμένο πεζόδρομο Μια ομάδα ποδοσφαίρου
3. Επίτευξη Σκοπού Τα μέλη του συνόλου που αλληλοσυνδέονται πρέπει να είναι διαμορφωμένα για να επιτύχουν ένα συγκεκριμένο σκοπό Τα βιβλία που είναι γραμμένα στην Ελληνική Γλώσσα Οι άνθρωποι που βαδίζουν σε έναν συγκεκριμένο πεζόδρομο Μία ομάδα ποδοσφαίρου
Πεπτικό Σύστημα Ποια είναι τα μέλη του; Τα μέλη αυτά πώς διασυνδέονται; Ποιά είναι η λειτουργία του;
Αναγνωρίσιμα Πράγματα σε Ένα Σύστημα Τα μέλη Οι σχέσεις/αλληλοσυνδέσεις μεταξύ των μελών Σκοπός/Λειτουργία
Είναι σύστημα; Δέντρο Δάσος Ένα σακί με πατάτες Πανεπιστήμιο Η πόλη
Μέλη Τα μέλη μπορεί να είναι αντικείμενα Υλικά Άυλα
Αλληλοσυνδέσεις Μεταξύ Μελών Μπορεί να είναι: Υλικής φύσεως π.χ. το νερό που διατρέχει ένα δέντρο Πληροφορία Ενέργεια
Σκοπός - Λειτουργία Σκοπός Όταν αναφερόμαστε σε ανθρωπογενή συστήματα Λειτουργία Όταν αναφερόμαστε σε φυσικά συστήματα Καθορίζεται από τη παρατηρούμενη συμπεριφορά του συστήματος Δεν είναι υποχρεωτικά κάπου γραμμένος ή είναι ρητά προσδιορισμένος Πρέπει να δούμε για κάποιο χρονικό διάστημα πώς συμπεριφέρεται το σύστημα για να κατανοήσουμε το σκοπό/λειτουργία του
Ποιος Είναι ο Σκοπός/Λειτουργία Του θερμοστάτη σε ένα δωμάτιο; Της εθνικής οικονομίας; Ενός δέντρου;
Σκοπός Υποσυστημάτων Ο σκοπός και οι λειτουργίες των υποσυστημάτων σε ένα σύστημα ενδέχεται να δημιουργήσουν συμπεριφορές που είναι ανεπιθύμητες λ.χ μια κοινωνία με ναρκωτικά και βία
Σκοπός Υποσυστημάτων Η διατήρηση των σκοπών/λειτουργιών των υποσυστημάτων ενός συστήματος σε αρμονία με το σκοπό/λειτουργία του είναι βασική προϋπόθεση για τα επιτυχημένα συστήματα
Δυσκολία Εντοπισμού Μέλη Αλληλεπιδράσεις Σκοπός Λειτουργία
Σχετική Σημασία στο Καθορισμό Της Συμπεριφοράς Ενός Συστήματος Τι επίδραση έχει σε ένα σύστημα η αλλαγή Των μελών του; Αλληλεπιδράσεων του ; Σκοπού/Λειτουργίας του;
Σύστημα Διάκριση
Όρια Ανάλυσης
Όρια Ανάλυσης
Γενικές Παρατηρήσεις 1. Η συμπεριφορά κάθε μέλους επηρεάζει τη συμπεριφορά και την επίδοση του συστήματος 2. Η συμπεριφορά και οι ιδιότητες κάθε μέλους εξαρτώνται από τη συμπεριφορά και τις ιδιότητες ενός τουλάχιστον άλλου μέλους του συστήματος 3. Τα υποσυστήματα έχουν τις προηγούμενες δύο ιδιότητες
Χαρακτηριστικά Συστημάτων Ιεραρχία Έλεγχος και Πληροφορία (βρόχος ανάδρασης Αναδυόμενες Ιδιότητες Ανθεκτικότητα Αυτό-οργάνωση
Ιεραρχία Συστήματα ορισμένης πολυπλοκότητας που εμπεριέχονται σε συστήματα μεγαλύτερης πολυπλοκότητας
Ιεραρχία Τα υποσυστήματα: εξυπηρετούν τις ανάγκες του ανώτερου ιεραρχικά συστήματος. μπορούν να συντηρηθούν και να οργανωθούν από μόνα τους σε μεγάλο βαθμό Ανώτερο ιεραρχικά σύστημα συντονίζει και ενισχύει τη λειτουργία των υποσυστημάτων Εξελίσσονται από τα κατώτερα επίπεδα προς τα ανώτερα κύτταρο, όργανο, ανθρώπινο σώμα
Ιεραρχία Υποβοηθά στη διατήρηση της σταθερότητας και ανθεκτικότητας Βοηθά στην εν μέρει αποδόμηση του συστήματος στα υποσυστήματα του και στη μελέτη των υποσυστημάτων ξεχωριστά Δε πρέπει όμως να ξεχνάει κανείς ότι κατά την αποδόμηση του συστήματος στα υποσυστήματα που μας ενδιαφέρουν δεν πρέπει να αφήνουμε απέξω τις κυριότερες σχέσεις αυτών με τα υποσυστήματα του ίδιου ή διαφορετικού ιεραρχικού επιπέδου.
Βρόχος Ανάδρασης
Αποφάσεις Λαμβάνονται από ελεγκτές Τις περισσότερες φορές οι κανόνες αποφάσεων ορίζονται με τρόπο τέτοιο που να ρυθμίζουν κάποια μορφή αποθέματος Παράδειγμα κανόνα ελέγχου Εάν υπάρχει αύξηση των αποθεμάτων πετρελαίου τότε μείωση την τιμή διάθεσης και αύξησε τις δαπάνες διαφήμισης
Παρακολούθηση Η παρακολούθηση του αποθέματος γίνεται με τη βοήθεια αισθητήρων Οι αισθητήρες μεταφέρουν δεδομένα στους ελεγκτές Οι ελεγκτές είναι αυτοί που αντιλαμβάνονται την κατάσταση στο απόθεμα και αναλόγως αποφασίζουν εάν απαιτείται κάποια ενέργεια ή όχι
Ενέργεια Ελέγχου Δίνεται από τον ελεγκτή αλλά εκτελείται από τους ενεργοποιητές (actuators) Οι ενεργοποιητές είναι οι «μύες» που επιτρέπουν την εκτέλεση των εντολών που δίνει ο ελεγκτής
Ένδειξη Παρουσίας Βρόγχου Ανάδρασης Όταν η συμπεριφορά ενός αποθέματος είναι με το χρόνο περίπου ίδια ή επαναλαμβάνεται περιοδικά τότε πολύ πιθανόν να την ελέγχει ένας βρόχος ανάδρασης
Πως Βλέπει τον Κόσμο Κάποιος με Συστημικη Σκέψη
Αναδυόμενες Ιδιότητες Οι ιδιότητες που εντοπίζονται σε ένα σύστημα αλλά δεν εντοπίζονται στα μέλη του συστήματος Παράδειγμα: Σύστημα Καρέκλα Ιδιότητα Άνεση Εάν διαμελίσουμε την καρέκλα στα μέλη της, και εστιάσουμε την προσοχή μας σε κάθε ένα από αυτά τα μέλη (όπως λ.χ. σε ένα από τα τέσσερα ξύλα που αποτελούν τα πόδια της καρέκλας) τότε η ιδιότητα «Άνεση» δεν εντοπίζεται στα μέλη που συνθέτουν το σύστημα (δηλ την καρέκλα)
Ανθεκτικότητα Η ικανότητα του συστήματος να επανέρχεται στην επιθυμητή του κατάσταση να ανθίσταται κατά την επίδραση αντίξοων συνθηκών και γεγονότων
Ανθεκτικά Συστήματα Έχουν πολλούς βρόγχους ανάδρασης που μπορεί να λειτουργήσουν με διαφορετικούς τρόπους για να αποκατασταθεί η συμπεριφορά τους, ακόμη και μετά από μια μεγάλη διαταραχή Έχουν βρόγχους ανάδρασης που αποκαθιστούν ή να ανακατασκευάζουν βρόγχους ανάδρασης Έχουν βρόχους που μπορούν να μάθουν, να δημιουργήσουν, σχεδιάσουν, και εξελίξουν όλο και πιο πολύπλοκες δομές αποκατάστασης
Ανθεκτικά Συστήματα Δυναμικά Δεν είναι άγνωστες συμπεριφορές όπως: Βραχυπρόθεσμες ταλαντώσεις περιοδικά ξεσπάσματα Κύκλοι διαδοχής Κορυφώσεις Καταρεύσεις
Αυτό-Οργάνωση Η ικανότητα ενός συστήματος να μεγαλώνει την πολυπλοκότητά του χωρίς εξωτερική παρέμβαση, με τη χρήση μόνο απλών κανόνων. Χαρακτηριστικά τέτοιων συστημάτων: Μάθηση Εξέλιξη Διαφοροποίηση
Koch Snowflake