Distribuirani sustavi- Dio 1 -

Prof. dr. sc. Željko Panian

Povijesni razvitak znanstvene misli

1. Faza: promatračko-opisivački (observacijsko-deskriptivni) pristup

2. Faza: analitički pristup

3. Faza: sistemski (sustavski) pristup

Promatračko-opisivački pristup

Stajalište je znanstvenika toga doba da će nakon dovoljno dugog i dovoljno pažljivog promatranja, te pomnog opisivanja i bilježenja zamijećenih pojavnosti, izučavani fenomen biti objašnjen, odnosno problem riješen.

Ovakav pristup daje dobrih rezultata onda kada izučavane pojave spadaju u klasu

determinističkih fenomena.

Deterministički fenomeni

• izmjena dana i noći• pad tijela pod utjecajem sile teže• isparavanje tekućina na određenoj

temperaturi

Deterministički su fenomeni oni koji u neizmijenjenim okolnostima uvijek rezultiraju jednakim posljedicama.

Primjeri determinističkih fenomena:

Analitički pristup

• Nailazak oblaka može imati za posljedicu kišu ili tuču ili pak izostanak padalina.

• Ishod bacanja igraće kocke može biti postavljanje na vrijednost 1 ili 2 ili 3 ili 4 ili 5 ili 6.

Analitički se pristup bavi stohastičkim ili probabilističkim fenomenima koji su u stvarnom svijetu daleko češći od determinističkih.

Primjeri stohastičkih fenomena:

Postupak analize

• Definicija izučavanog fenomena (problema).• Raščlanjivanje (analiza,) izučavanog fenomena

(problema) na sastavne (fizičke ili logičke) dijelove.

• Razmatranje uzročno-posljedičnih (kauzalnih) odnosa među dijelovima izučavanog fenomena (problema).

• Stvaranje lanca uzročno-posljedičnih veza među svim dijelovima izučavanog fenomena (problema).

• Objašnjenje fenomena (rješenje problema).

Analitički pristup počiva na primjeni logičke metode indukcije i provodi se u sljedećim koracima:

Postupak analize - shematski

FENOMEN F

A B C

D E

A B C D E F

Definicija

Raščlamba

Kauzalni lanac

Sistemski (sustavski) pristup

• Poznata je poslovica koja kaže da se svaki prut zasebno može lako slomiti, ali je to daleko teže onda kada se oni povežu u snop.

• Osnovna funkcija svake biološke jedinke je funkcija preživljavanja, a ona nije svojstvena niti jednom dijelu te jedinke razmatranom zasebno.

Sistemski se pristup bavi fenomenima sobilježjima sinergije.

Primjeri sinergijskog efekta:

Primjena sistemskog pristupa

Pri objašnjavanju sinergijskog efekta primjenjuje se logička metoda dedukcije, koja pretpostavlja donošenje sudova o posebnim svojstvima dijelova na osnovu općih svojstava cjeline. Sinergijski efekt pritom nastaje međudjelovanjem (interakcijom) dijelova cjeline, što znači da parovi dijelova istovremeno i trajno funkcioniraju i kao uzrok i kao posljedica obostranih utjecaja.

Sistemski pristup - shematski

FENOMEN F

A B C

D E

A

BE

D C

Definicija

Raščlamba

Mrežainterakcijafenomena F

Pojam sustava

Pod pojmom sustava podrazumijeva se svaki uređeni skup od najmanje dva elementa (dok gornja granica broja elemenata nije ograničena, ali mora biti konačan broj) koji interakcijom ostvaruju neku, jednostavnu ili složenu, funkciju cjeline. Sustav je dio univerzuma, odnosno svoje vlastite okolice u kojoj djeluje i s kojom održava stanovite veze.

Prikaz sustava metodom crne kutije

S[T]

U I

OKOLICA

Veze sustava s okolicom

• S obzirom na smjer:

–ulazne

–izlazne

• S obzirom na prirodu:

–materijalne

–energentske

–informacijske

Funkcija sustava: proces pretvorbe ili transformacije ulaza u izlaz

Unutar sustava odvija se stanoviti proces pretvorbe (transformacije, simbolički iskazane kao T) ulaza u izlaze sustava,

što se može formulirati izrazom:

I = U × T

Kibernetika

Norbert Wiener (1948): On Communication and Control between Men and Machine Systems

“Ustroj i funkcije sustava sada znamo priličnodobro objasniti. Ali to nije dovoljno. Ono što zapravo želimo jest upravljati tim sustavima…… Zadatak je kibernetike istraživati i otkriti opća načela upravljanja sustavima”.

Regulacijski krug (1/7)

O K O L I C A

S [T]

U IUpravljačkičlan

Radni(izvršni)

članulazi

upute

Regulacijski krug (2/7)

Ponašanje sustava objašnjava se metodom crne kutije na poznati način:

I = U × T

Regulacijski krug (3/7)

O K O L I C A

S [T]

U IUpravljačkičlan

Radni(izvršni)

članulazi

upute

Z

smetnje

dodatneupute

S [T+T’]

’

Regulacijski krug (4/7)

Međutim, za svaki Z ≠ 0 → I ≠ I’ događa se

Cilj upravljanja sustavom je jednakostI = I’

I’ = (U + Z) × T ≠ I

Zato upravljački član mora definirati odgovarajuće dodatne upute, odnosno T’, kojima će ostvariticilj upravljanja:

I’ = (U + Z) × (T + T’) = I

Regulacijski krug (5/7)

Smetnje dolaze iz okolice sustava, koja jedinamična. Zato upravljački član nikadane smije biti unaprijed siguran da su dodatneupute koje je definirao sasvim odgovarajuće(korektne), pa mora kontrolirati samoga sebe.U tu svrhu u sustav treba ugraditi mehanizampovratne veze (engl. Feed-Back), koji ćeupravljačkom članu omogućiti obavljanjesamokontrole.

Regulacijski krug (6/7)

O K O L I C A

S [T]

U IUpravljačkičlan

Radni(izvršni)

članulazi

upute

Z

smetnje

dodatneupute

S [T+T’]

’

povratna veza

Regulacijski krug (7/7)

Povratna veza je etalon (reprezentativni uzorak) generiranog sistemskog izlaza koji se u oblikudodatnog ulaza vraća u sustav. Povratnom vezom ostvaruje se funkcija kontrole (samokontrole) nad radom sustava i vrsnoćom njegova izlaza. Utvrdi li se na temelju povratne veze da sustav ne proizvodi izlaze željene kvantitete (količine) i/ili kvalitete (vrsnoće), upravljački će član definirati dodatne naredbe (korektive). Postupak se ponavlja sve dok se sustavski izlaz ne dovede u željene okvire.

Derivati kibernetike

Kibernetika

Teorijaprogra-miranja

Teorijapovratne

veze

Općateorija

sustava

Teorijaodlučivanja

Teorijakomuni-

kacija

derivati

Nastanak informatike (1/2)

Zagovornici i sljedbenici opće teorije sustava nagovijestili su uspostavljanje novog trenda u razvitku znanosti - umjesto težnji za sve većom specijalizacijom, sužavanjem i usitnjavanjem područja znanstvenog interesa počinju se ulagati napori usmjereni njihovu spajanju i sažimanju. Rezultat je pojava informatike sredinom 1950-ih godina kao teorijski uobličene znanstvene discipline.

Nastanak informatike (2/2)

Kibernetika

Teorijaprogra-miranja

Teorijapovratne

veze

Općateorija

sustava

Teorijaodlučivanja

Teorijakomuni-

kacija

derivati

Informatika 1957. g.

1948. g.

Razvitak telekomunikacija

• oko 1840. – telegrafija (žični prijenos pisanih poruka, odnosno tekstova na daljinu)

• oko 1880. – telefonija (žični prijenos zvučnih poruka, odnosno govora na daljinu)

• 1899. – radiofonija ili radiodifuzija (bežični prijenos zvučnih signala na daljinu)

• oko 1940. – televizija (bežični prijenos pokretne slike i zvuka na daljinu)

• oko 1960. – satelitski prijenos podataka• kraj 1960.-ih – distribuirani sustavi i

računalne mreže