Что такое структура системы приведите

Электронная библиотека

Понятие структуры происходит от латинского слова structure, означающего строение, расположение, порядок. Структура отражает определенные взаимосвязи, взаиморасположение составных частей системы, ее устройство (строение). Структура отражает наиболее существенные подсистемы и компоненты системы и связи между ними, которые мало меняются при функционировании системы и обеспечивают существование системы и ее основных свойств.

Расчленение системы на группы элементов может иметь материальную (вещественную), функциональную, алгоритмическую и другую основу.

Приведем примеры структур.

Структура сборного моста состоит из его отдельных, собираемых на месте секций. Грубая структурная схема укажет только эти секции и порядок их соединения. Последнее и есть связи, которые здесь носят силовой характер. Пример функциональной структуры – это деление двигателя внутреннего сгорания на подсистемы питания, смазки, охлаждения, передачи силового момента. Пример системы, где вещественные и функциональные структуры слиты, – это отделы проектного института, занимающиеся разными сторонами одной и той же проблемы.

Типичной алгоритмической структурой является алгоритм (схема) программного средства, указывающий последовательность действий. Также алгоритмической структурой будет инструкция, определяющая действия при отыскании неисправности технического объекта. Примерами структур других типов являются календарь (временная структура) или деление книги на главы. Ситуация с книгой интересна тем, что здесь основа деления может быть информационной (в научной литературе), вещественной (для типографии глава – это количество бумаги и рабочего труда) или более сложной, основанной на наборе эстетических воздействий на читателя (для художественной литературы).

Обычно понятие структура связывают с графическим отображением. Однако это не обязательно. Структура может быть представлена в матричной форме, в форме теоретико-множественного описания, с помощью языка топологии, алгебры и других средств моделирования систем. В зависимости от связей между элементами различают следующие виды структур:

Простейшими из них являются последовательное, параллельное соединения и обратная связь, изображенные на рис. 1.2 – 1.4.

Рис. 1.2. Последовательное соединение

Обратная связь означает, что результат функционирования элемента влияет на поступающие на него воздействия. Как правило, обратная связь выступает важным регулятором в системе. Крайне редко встречается система без того или иного вида обратной связи.

Рис. 1.3. Параллельное соединение

Рис. 1.4. Обратная связь

Сетевая структура или сеть представляет собой декомпозицию (структуризацию) системы во времени (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Сетевая структура

В данной сетевой модели системы пронумерованы вершины сети (состояния системы), а стрелками – дуги сети, которые задают переходы системы из состояния в состояние и определяют поведение системы.

Такие структуры могут отображать порядок действия системы (электрическая сеть, телефонная сеть, последовательность выполнения задач в вычислительной системе и др.).

Иерархические структуры – это структуры с наличием подчиненности, то есть неравноправных связей между элементами, когда воздействия в одном из направлений оказывают гораздо большее влияние на элемент, чем в другом. Они представляют декомпозицию системы в пространстве. Все компоненты системы (вершины, дуги) существуют в этих структурах одновременно.

Рис. 1.6. Древовидная структура

Виды иерархических структур разнообразны. Среди них встречаются такие экзотические, как кольцевые (первый элемент доминирует над вторым, второй – над третьим и т.д., последний – над первым!), или меняющие направление доминирования.

Но основных, важных для практики иерархических структур всего две: древовидная (рис. 1.6) и ромбовидная (рис.1.7).

В данных структурах каждый элемент уровня i подчинен одной или нескольким вершинам вышестоящего уровня i-l. Здесь наиболее высокий уровень — нулевой. Структуры типа рис. 1.6 называют структурами с сильными связями (вершина уровня i подчинена одной и только одной вершине уровня i-l). В свою очередь, структуры типа рис. 1.7 называют структурами со слабыми связями, поскольку вершина уровня i может быть подчинена нескольким вершинам уровня i-l.

Рис. 1.7. Ромбовидная структура

Близким к понятию структуры является термин «декомпозиция».

Декомпозицией называется деление системы на части, удобное для каких-либо операций с этой системой. Основным стимулом декомпозиции является упрощение системы, слишком сложной для рассмотрения целиком.

Модульное строение системы и информация

Модулем называется группа элементов системы, описываемая только своими входами и выходами и обладающая определенной цельностью. Входы представляют собой воздействия на элемент, а выходы — воздействия, которые элемент оказывает на другие элементы (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Модуль с входами и выходами

Система может представляться набором модулей и сама рассматриваться как модуль. Модульное построение системы, как правило, определяет ее декомпозицию. Нередко оно определяет и структуру системы. Однако значение понятия модуля в системном анализе шире. Именно модульное строение системы в сочетании с принципами введения все более крупных модулей позволяет рассматривать в принципе сколь угодно сложные системы.

Примерами реализации этого положения является устройство компьютера, а также создание информационных систем и вычислительных сетей, охватывающих целый ряд стран, включая их многоуровневое программное обеспечение. Разработка таких систем обычно идет «сверху», с продумыванием назначения, входов и выходов модулей верхнего уровня и далее спускается вниз, все в большей степени детализируя систему.

Понятие модуля близко к концепции «черного ящика» в кибернетике – так называют объект, в котором известна только зависимость выходов от входов. Важность понятия модуля, входа, выхода подчеркивается большим количеством синонимов в различных разделах науки и техники.

Например, синонимом модуля в технике являются «агрегат», «блок», «узел», «механизм», в программировании – «подпрограмма», «программный модуль», «логический блок», в организации и управлении – «подразделение», «отдел», «цех».

Типичными входами и выходами являются пары: «сигнал – отклик», «воздействие (раздражение) – реакция», «запрос – ответ», «аргумент – решение», «информация – принятие решения», «управление – движение».

Перейдем к анализу понятия информации. Для сложных искусственных систем следует особо выделить информационные связи между элементами. Эти связи часто являются преобладающими в системе. Кроме того, вещественные и энергетические воздействия, как правило, фиксируются и в качестве информации. Так, в гибкой производственной системе информационный характер носит основной системный элемент — комплексы управляющих программ.

В целом информация в системе выступает как собирательный термин для обозначения всех нужных сведений. Информация может изучаться с точки зрения ее получения, хранения, передачи, преобразования, свертки. На практике используется ряд способов количественного описания информации: число сообщений, число файлов в программных средствах, число операторов, объем информации в знаках или двоичных кодах.

В сложных системах особенно важна передача информации. В этом случае выделяют потоки информации, которым соответствуют информационные графы или информационные структуры системы. Информационный граф может быть исследован с целью минимизации потоков или сокращения их длины, с точки зрения наличия или отсутствия дублирования путей передачи информации и т.д.

Срочно?
Закажи у профессионала, через форму заявки
8 (800) 100-77-13 с 7.00 до 22.00

Источник

Структура системы

Структура системы [system structure] — организация связей и отношений между подсистемами и элементами системы, а также, собственно, состав этих подсистем и элементов, каждому из которых обычно соответствует определенная функция. Различаются структуры одноуровневые и многоуровневые. Экономические системы, характеризуются, как правило, многоуровневой иерархической структурой; им свойственна также полиструктурность, т.е. взаимопереплетение разнокачественных подсистем, образующих несколько связанных между собой иерархических структур (производственно-технологических, территориальных, институционных, социальных и др.). Различают также системы с постоянной и переменной структурами, причем структура экономической системы обычно относится ко второму виду: она подвижна, формируется применительно к условиям функционирования.

При анализе экономических систем исследуются первичные структурные единицы (например, предприятия и объединения являются первичными единицами структуры народного хозяйства страны) и структурные подразделения разного уровня — например, первое и второе подразделения общественного производства, группа А и Б в промышленности, а также секторы экономики, отрасли, регионы.

Свойства С.с. во многом определяют поведение системы. Для управления экономической системой, в частности, важно правильное построение ее организационной структуры (оргструктуры).

Главной характеристикой качества структуры любой экономической системы является сбалансированность, пропорциональность (см. Балансовая модель, Балансовый метод, Равновесие). Количественно структура системы оценивается соотношением объемов ее частей (подсистем) или их удельных весов (см. также Организационная структура, Структурные сдвиги в экономике).

Полезное

Смотреть что такое «Структура системы» в других словарях:

структура системы — управления; структура системы Совокупность и характер связей и отношений между элементами (подсистемами) системы управления структура системы энергетики; структура системы состав элементов системы энергетики, их взаимосвязи и соотношение видов… … Политехнический терминологический толковый словарь

СТРУКТУРА СИСТЕМЫ — организация связей и отношений между подсистемами и элементами системы, а также состав этих подсистем и элементов, каждому из которых обычно соответствует определенная функция. Различают структуры одноуровневые и многоуровневые. Организационные… … Большой экономический словарь

Структура системы — множество элементов с отношениями между ними, например: информационной или производственной связанности, входимости, руководства подчинения или др … Толковый словарь «Инновационная деятельность». Термины инновационного менеджмента и смежных областей

структура системы управления — структура системы управления; структура системы Совокупность и характер связей и отношений между элементами (подсистемами) системы управления … Политехнический терминологический толковый словарь

структура системы энергетики — структура системы энергетики; структура системы состав элементов системы энергетики, их взаимосвязи и соотношение видов продукции, запасов энергоносителя, мощностей (производительностей) и пропускных способностей ее элементов в цепи добычи… … Политехнический терминологический толковый словарь

Структура системы высшего и послевузовского образования — Структура системы высшего и послевузовского профессионального образования представляет собой совокупность: федеральных государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования, федеральных государственных требований к… … Официальная терминология

Структура системы высшего и послевузовского профессионального образования — представляет собой совокупность: 1. государственных образовательных стандартов высшего и послевузовского профессионального образования и образовательных программ высшего и послевузовского профессионального образования; 2. имеющих лицензии высших… … Словарь юридических понятий

Структура системы качества — 5.2. Структура системы качества 5.2.1. Общие положения Информацию о состоянии рынка следует использовать для улучшения качества новых и существующих видов продукции и совершенствования системы качества. Руководство несет ответственность за… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

структура системы охраны и безопасности объекта — 2.13.1 структура системы охраны и безопасности объекта: Порядок подчиненности взаимосвязи составных частей системы охраны и безопасности объекта Источник: РД 25.03.001 2002: Системы охраны и безопасности объектов. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

алгоритмическая структура системы — Структура системы, рассматриваемой как совокупность алгоритмических элементов … Политехнический терминологический толковый словарь

Источник

Что такое структура системы приведите

Дадим простое интуитивное определение системы и подсистемы (ниже мы дадим более строгое и полное определение).

Система — объект, процесс в котором участвующие элементы связаны некоторыми связями и отношениями.

Подсистема — часть системы с некоторыми связями и отношениями.

Любая система состоит из подсистем, любая подсистемы любой системы может быть рассмотрена сама как система.

Пример. Наука — система, когнитивная система обеспечивающая получение, проверку, фиксацию (хранение), актуализацию знаний общества. Наука имеет подсистемы: математика, информатика, физика, филология и др. Любое знание существует лишь в форме систем (систематизированное знание), а теория — наиболее развитая система их организации в систему позволяющая не только описывать, но и объяснять, прогнозировать события, процессы.

Необходимые атрибуты информатики как научного знания:

Определим некоторые основные понятия системного анализа, ибо системный стиль мышления, системный подход к рассмотрению проблем являются методологической основой методов многих (если не всех) наук.

Цель — образ несуществующего, но желаемого — с точки зрения задачи или рассматриваемой проблемы — состояния среды, т.е. такого состояния, которое позволяет решать проблему при данных ресурсах. Это — описание, представление некоторого наиболее предпочтительного состояния системы.

Пример. Основные социально-экономические цели общества:

Понятие цели конкретизируется различными объектами и процессами.

Пример. Цель — функция (найти значение функции). Цель — выражение (найти аргументы, превращающие выражение в тождество). Цель — теорема (сформулировать и/или доказать теорему — т.е. найти условия превращающие сформулированное предложение в истинное высказывание). Цель — алгоритм (найти, построить последовательность действий, продукций обеспечивающих достижения требуемого состояния объекта или процесса перевода его из исходного состояния в финальное).

Целенаправленное поведение системы — поведение системы (т.е. последовательность принимаемых ею состояний), ведущее к цели системы.

Задача — некоторое множество исходных посылок (входных данных к задаче), описание цели, определенной над множеством этих данных и, может быть, описание возможных стратегий достижения этой цели или возможных промежуточных состояний исследуемого объекта.

Пример. Глобальная экономическая задача, с которой сталкивается любое общество — корректное разрешение конфликта между фактически неограниченным человеческим потреблением товаров и услуг и ограниченными ресурсами (материальными, энергетическими, информационными, людскими), которые могут быть актуализированы для удовлетворения этих потребностей. При этом рассматривают следующие основные экономические задачи общества:

Решить задачу — означает определить четко ресурсы и пути достижения указанной цели при исходных посылках.

Решение задачи — описание или представление того состояния задачи, при котором достигается указанная цель; решением задачи называют и сам процесс нахождения, описания этого состояния.

Пример. Рассмотрим следующую «задачу»: решить квадратное уравнение (или составить алгоритм его решения). Такая постановка проблемы неправильна, ибо не поставлена цель, задача, не указано, как решить задачу и что понимать в качестве решения задачи. Например, не указаны общий вид уравнения — приведенное или же не приведенное уравнение (а алгоритмы их решения — различны!). Задача также поставлена не полностью — не указан тип входных данных: вещественные или комплексные коэффициенты уравнения, не определены понятие решения, требования к решению, например, точность корня (если корень получится иррациональным, а нужно было определить его с некоторой точностью, то задача вычисления приближенного значения корня — автономная, не очень простая задача). Кроме того, можно было бы указать возможные стратегии решения — классическое (через дискриминант), по теореме Виета, оптимальным соотношением операндов и операции (см. ниже соответствующий пример в главе посвященной алгоритмам).

Описание (спецификация) системы — это описание всех ее элементов (подсистем), их взаимосвязей, цели, функции при некоторых ресурсах т.е. всех допустимых состояний.

Если входные посылки, цель, условие задачи, решение или, возможно, даже само понятие решения плохо описываемы, формализуемы, то эти задачи называются плохо формализуемыми. Поэтому при решении таких задач приходится рассматривать целый комплекс формализованных задач, с помощью которых можно исследовать эту плохо формализованную задачу. Сложность исследования таких задач — в необходимости учета различных, а часто и противоречивых критериев определения, оценки решения задачи.

Пример. Плохо формализуемыми будут, например, задачи восстановления «размытых» текстов, изображений, составления учебного расписания в любом большом вузе, составления «формулы интеллекта», описания функционирования мозга, социума, перевода текстов с одного языка на другой с помощью ЭВМ и др.

Структура — это все то, что вносит порядок в множество объектов, т.е. совокупность связей и отношений между частями целого, необходимые для достижения цели.

Далее мы дадим более формальное (математическое) определение структуры. Понятие структуры одно из наиболее важных понятий — как в абстрактном понимании, так и при его конкретизации.

Пример. Примерами структур могут быть структура извилин мозга, структура студентов на курсе, структура государственного устройства, структура кристаллической решетки вещества, структура микросхемы и др. Кристаллическая решетка алмаза — структура неживой природы; пчелиные соты, полосы зебры — структуры живой природы; озеро — структура экологической природы; партия (общественная, политическая) — структура социальной природы; Вселенная — структура как живой и неживой природы.

Структуры систем бывают разного типа, разной топологии (или же пространственной структуры). Рассмотрим основные топологии структур (систем). Соответствующие схемы приведены на рисунках ниже.

Рис. Структура линейного типа

Иерархические, древовидные структуры:

Рис. Структура иерархического (древовидного) типа

Часто понятие системы предполагает наличие иерархической структуры, т.е. систему иногда определяют как иерархическую целостность.

Рис. Структура сетевого типа

Рис. Структура матричного типа

Пример. Примером линейной структуры является структура станций метро на одной (не кольцевой) линии. Примером иерархической структуры является структура управления вузом: «Ректор — Проректора — Деканы — Заведующие кафедрами и подразделениями — Преподаватели кафедр и сотрудники других подразделений». Пример сетевой структуры — структура организации строительно — монтажных работ при строительстве дома: некоторые работы, например, монтаж стен, благоустройство территории и др. можно выполнять параллельно. Пример матричной структуры — структура работников отдела НИИ выполняющих работы по одной и той же теме.

Кроме указанных основных типов структур используются и другие, образующиеся с помощью их корректных комбинаций — соединений и вложений.

Пример. «Вложение друг в друга» плоскостных матричных структур может привести к более сложной структуре — структуре пространственной матричной (например, вещества кристаллической структуры типа изображенной на рис.). Структура сплава и окружающей среды (макроструктура) могут определять свойства и структуру сплава (микроструктуру):

Рис. Структура типа кристаллической (пространственно-матричной)

Такого вида структуры часто используются в системах с тесно связанными и равноправными («по вертикали» и «по горизонтали») структурными связями. В частности, такую структуру могут иметь системы открытого акционерного типа, корпорации на рынке с дистрибьютерной сетью и другие.

Пример. Из комбинаций матрично-матричного типа (образуемую комбинацией «плоскостных», например, временных матричных структур), можно получить, например, время — возрастную матричную «пространственную» структуру. Комбинация сетевых структур может дать вновь сетевую структуру. Комбинация иерархической и линейной структуры может привести как к иерархической (при «навешивании» древовидной структуры на древовидную), так и к неопределенностям (при «навешивании» древовидной структуры на линейную).

Из одинаковых элементов можно получать структуры различного типа.

Пример. Макромолекулы различных силикатов можно получать из одних и тех же элементов (Si, O):

	(а)
	(б)
	(в)

Рис. Структуры макромолекул из кремния и кислорода (а, б, в)

Пример. Из одних и тех же составляющих рынка (ресурсы, товары, потребители, продавцы) можно образовывать рыночные структуры различного типа: ОАО, ООО, ЗАО и др. При этом структура объединения может определять свойства, характеристики системы.

Структура является связной, если возможен обмен ресурсами между любыми двумя подсистемами системы (предполагается, что если есть обмен i-ой подсистемы с j-ой подсистемой, то есть и обмен j-ой подсистемы с i-ой.

В общем случае, можно образовывать сложные, связные m-мерные структуры (m-структуры), у которых подсистемы — (m−1)-мерные структуры. Такие m-структуры могут актуализировать связи и свойства, которые невозможно актуализировать в (m−1)-структурах и эти структуры широко используются в прикладных науках (социология, экономика и др.) — для описания и актуализации сложных взаимосвязанных многопараметрических и многокритериальных проблем и систем, в частности, для построения указанных ниже когнитивных структурных схем (когнитивных карт).

Указанного типа топологические структуры называют комплексами или симплициальными комплексами и математически их можно определить как объект K(X,Y,f), где X — это m-структура (mD-симплекс), Y — множество событий (вершин), f — связи между X и Y или математически:

Пример. Примером простого геометрического комплекса может быть известный геометрический плоскостной (2D) граф, который состоит из вершин (отождествляются с некоторыми событиями), соединяемых между собой некоторыми одномерными дугами (отождествляются с некоторыми связями этих вершин). Сеть городов на географической карте соединенных дорогами образует плоскостной граф. Понятие математического графа — ниже.

Пример. Рассмотрим множество хороших друзей X = <Иванов, Петров, Сидоров>и замечательных городов Y = <Москва, Париж, Нальчик>. Тогда можно построить 3-структуру (2D-симплекс) в R3 (в пространстве трех измерений — высота, ширина, длина), образуемую связыванием элементов X и Y, например, по принципу «кто где был» (рис.). В этой структуре использованы сетевые 2-структуры (2D-симплексы) X, Y (в которых, в свою очередь использованы 1-структуры). При этом элементы X и Y можно брать как точки (0D-симплексы)-элементы пространства нулевого измерения — R0.

Рис. Геометрическая иллюстрация сложных связных структур

Если структура плохо описываема или определяема, то такое множество объектов называется плохо структурируемым.

Пример. Плохо структурируемы будут проблемы описания многих исторических эпох, проблем микромира, общественных и экономических явлений, например, динамики курса валют на рынке, поведения толпы и др.

Плохо формализуемые и плохо структурируемые проблемы (системы) наиболее часто возникают на стыке различных наук, при исследовании синергетических процессов и систем.

Способность к нахождению решений в плохо формализуемых, плохо структурируемых средах — наиболее важная отличительная черта интеллектуальности (наличия интеллекта).

По отношению к людям — это способность к абстракции, по отношению к машинам или автоматам — способность к адекватной имитации каких-либо сторон интеллекта и интеллектуального поведения человека.

Интеллектуальная проблема (задача) — проблема человеческого интеллекта, целеполагания (выбора цели), планирования ресурсов (выбора необходимых ресурсов) и построения (выбора) стратегий его достижения.

Такие понятия как «интеллект», «интеллектуальность» у специалистов различного профиля (системного анализа, информатики, нейропсихологии, психологии, философии и др.) могут несколько различаться, причем это не несет в себе никакой опасности.

Примем, не обсуждая ее положительные и отрицательные стороны, следующую «формулу интеллекта»:

«Интеллект = цель + факты + способы их применения»,

или, в несколько более «математическом», формализованным виде:

«Интеллект = цель + аксиомы + правила вывода из аксиом».

Интеллектуальными системами называют такие человеко-машинные системы, которые обладают способностью выполнять (или имитировать) какие-либо интеллектуальные процедуры, например, автоматически классифицировать, распознавать объекты или образы, обеспечивать естественный интерфейс, накапливать и обрабатывать знания, делать логические выводы. Используют и другой, более старый термин — «система искусственного интеллекта». В информатике актуальна задача повышения интеллектуальности компьютерных и программных систем, технологий и обеспечения интеллектуального интерфейса с ними. В то же время интеллектуальные системы базируются на неполных и не полностью формализуемых знаниях о предметной области, правилах вывода новых знаний, поэтому должны динамически уточняться и расширяться (в отличие от, например, формализуемых и полных математических знаний).

Понятие «система» в переводе с греческого означает «целое, составленное из частей». Это одна из абстракций информатики и системного анализа, которую можно конкретизировать, выразить в конкретных формах.

Пример. Система теоретических принципов, положений, система государственного устройства, нервная система, производственная система. Можно дать и следующее, более полное определение системы.

Система — это средство достижения цели или все то, что необходимо для достижения цели (элементы, отношения, структура, работа, ресурсы) в некотором заданном множестве объектов (операционной среде).

Дадим теперь более строгое определение системы.

Система — множество связанных друг с другом элементов некоторого вполне определенного множества (некоторых определенных множеств), образующих целостный объект при условии задания для этих объектов и отношений между ними некоторой цели и некоторых ресурсов для достижения этой цели.

Цель, элементы, отношения или ресурсы подсистем при этом будут уже другими, отличными от указанных для всей системы.

Рис. Структура системы в общем виде

Любая система имеет внутренние состояния, внутренний механизм преобразования входных сигналов, данных в выходные (внутреннее описание) и внешние проявления (внешнее описание). Внутреннее описание дает информацию о поведении системы, о соответствии (несоответствии) внутренней структуры системы целям, подсистемам (элементам) и ресурсам в системе, внешнее описание — о взаимоотношениях с другими системами, с целями и ресурсами других систем.

Внутреннее описание системы определяет внешнее описание.

Пример. Банк образует систему. Внешняя среда банка — система инвестиций, финансирования, трудовых ресурсов, нормативов и т.д. Входные воздействия — характеристики (параметры) этой системы. Внутренние состояния системы — характеристики финансового состояния. Выходные воздействия — потоки кредитов, услуг, вложений и т.д. Функции этой системы — банковские операции, например, кредитование. Функции системы также зависят от характера взаимодействий системы и внешней среды. Множество выполняемых банком (системой) функций зависят от внешних и внутренних функций, которые могут быть описаны (представлены) некоторыми числовыми и/или нечисловыми, например, качественными, характеристиками или характеристиками смешанного, качественно — количественного характера.

Пример.Физиологическая система «Организм человека» состоит из подсистем «Кровообращение», «Дыхание», «Зрение» и др. Функциональная система «Кровоообращение» состоит из подсистем «Сосуды», «Кровь», «Артерия» и др. Физико-химическая система «Кровь» состоит из подсистем «Лейкоциты», «Тромбоциты» и др. и так далее до уровня элементарных частиц.

Рассмотрим систему «Река» (без притоков). Представим ее в виде пронумерованных участков реки (камер, подсистем) так, как это изображено на рис.

Рис. Модель реки (течение реки — от 1 к n)

Внутреннее описание системы (каждой подсистемы) может иметь вид:

где x(t,i) — объем воды в i-ой камере в момент времени t, a — коэффициент грунтового просачивания воды, b — осадки, с — испарение с поверхности камеры (a, b, c — входные параметры). Внешнее описание системы может иметь вид:

где k(x,t,i) — коэффициент, учитывающий влияние грунтового просачивания (структуру дна, берега реки), l(x,t,i) — коэффициент, учитывающий влияние осадков (интенсивность осадков), X(t) — объем воды в реке (у стока, у края последней камеры номер n).

Морфологическое описание системы — описание строения или структуры системы: описание совокупности А элементов этой системы и необходимого для достижения цели набора отношений R между ними.

Морфологическое описание задается кортежом:

где А — множество элементов и их свойств, В — множество отношений с окружающей средой, R — множество связей в А, V — структура системы, тип этой структуры, Q — описание, представление системы на каком-либо языке. Из морфологического описания системы получают функциональное описание системы (т.е. описание законов функционирования, эволюции системы), а из нее — информационное описание системы (описание информационных связей как системы с окружающей средой, так и подсистем системы) или же так называемую информационную систему, а также информационно-логическое (инфологическое) описание системы.

Пример. Морфологическое описание экосистемы может включать, в частности, структуру обитающих в ней хищников и жертв (система типа «хищники — жертвы»), их трофическую структуру (структуру типа «кто кого поедает?») или структуру, состав пищи, обычного рациона обитателя), их свойства, связи и отношения. Трофическая структура рассматриваемой ниже экосистемы — одноуровневая, т.е. хищники и жертвы образуют две непересекающиеся совокупности X и Y со свойствами S(X) и S(Y). Возьмем в качестве языка Q морфологического описания русский язык с элементами алгебры. Тогда можно предложить следующее упрощенное модельное морфологическое описание этой экосистемы:

Если использовать результаты популяционной динамики (раздела математики, изучающей динамику, эволюцию популяций), то можно используя приведенное морфологическое описание системы записать адекватное функциональное описание системы. В частности, динамику взаимоотношений в этой системе можно записать в виде уравнений Лотка — Вольтерра:

где x_i(t)-численность (плотность) i-ой популяции, b_ij — коэффициент поедания i-го вида жертв j-ым видом хищников (прожорливости), a_i — коэффициент рождаемости i-го вида.

Морфологическое описание системы зависит от учитываемых связей, их глубины (связи между главными подсистемами, между второстепенными подсистемами, между элементами), структуры (линейная, иерархическая, сетевая, матричная, смешанная), типа (прямая связь, обратная связь), характера (позитивная, негативная).

Пример. Морфологическое описание автомата для производства некоторого изделия может включать геометрическое описание изделия, программу (описание последовательности действий автомата), описание операционной обстановки (маршрут обработки, ограничения действий и др.). При этом это описание зависит от типа и глубины связей, структуры изделия, заготовки и др.

Информационное описание системы часто позволяет нам получать дополнительную информацию о системе, извлекать новые знания о системе, решать информационно-логические задачи, исследовать инфологические модели систем.

Пример. Рассмотрим простую информационно-логическую задачу: у Джека машина — красная, у Питера — не черная, не синяя, не голубая, у Майкла — черная и синяя, у Бэрри — белого и синего цветов, у Алекса — машины всех перечисленных цветов; у кого была какого цвета машина, если все они были на пикнике на машинах разного цвета? Ответ на этот, на первый взгляд, нелегкий вопрос можно легко получить с помощью информационного описания системы с помощью таблицы разрешенных ситуации (таблицы состояний):

Исходная таблица состояний информационно-логической задачи

Из этой таблицы видно, что Джек был на красной машине, а следовательно, Питер мог быть только на белой машине. Отсюда следует, что Бэрри был на синей, Майкл — на черной, а Алекс — на голубой машине.

Постановка и решение информационно-логических задач — мощное средство выяснения информационных связей в системе, причинно — следственных связей, проведения аналогий, развития алгоритмического мышления, внимания и т.д.

Две системы назовем эквивалентными, если они имеют одинаковые цель, составляющие элементы, структуру. Между такими системами можно установить связь (связи) некотором конструктивным образом.

Можно также говорить об эквивалентности по цели (по элементам, по структуре).

Пусть даны две эквивалентные системы X и Y и система X обладает структурой (или свойством, величиной) I. Если из этого следует, что и система Y обладает этой структурой (или свойством, величиной) I, то I называется инвариантом систем X и Y. Можно говорить об инвариантном содержании двух и более систем или об инвариантном погружении одной системы в другую. Инвариантность двух и более систем предполагает наличие такого инварианта.

Пример. Если рассматривать процесс познания в любой предметной области, познания любой системы, то глобальным инвариантом этого процесса является его спиралевидность. Итак, спираль познания — это инвариант любого процесса познания, независимый от внешних условий и состояний (хотя параметры спирали и его развертывание, например, скорость и крутизна развертывания зависят от этих условий). Цена — инвариант экономических отношений, экономической системы; она может определять и деньги, и стоимость, и затраты.

Основные признаки системы:

Подсистема должна обладать всеми свойствами системы, в частности, свойством целостности (по подцели) и эмерджентности, что отличает подсистему от компоненты системы — набора элементов, для которых не сформулирована подцель и нет целостности.

Целое — всегда есть система, а целостность всегда присуща системе, проявляясь в системе в виде симметрии, повторяемости (цикличности), адаптируемости и саморегуляции, наличии и сохранении инвариантов.

«В организованной системе каждая часть или сторона дополняет собой другие и в этом смысле нудна для них как орган целого, имеющий особое значение» (Богданов А.А.).

Кажущееся изменение целостности системы — это лишь изменение наших «точек взгляда на них», например, изменений по времени или по пространственной координате. Целостности присуще свойство колебательности, цикличности, с определенными законами сохранения ресурсов (вещества, энергии, информации, организации, пространственных и временных инвариантов).

Пример. В ряде экосистем, например, популяционных, изменение численности или плотности популяции представляет собой колебательный процесс, с определенными законами сохранения, аналогичным законам сохранения и превращения энергии.

При системном анализе различных объектов, процессов, явлений необходимо пройти следующие этапы системного анализа:

Когнитология — междисциплинарное (философия, нейропсихология, психология, лингвистика, информатика, математика, физика и др.) научное направление изучающее методы и модели формирования знания, познания, универсальных структурных схем мышления.

При системном анализе систем удобным инструментом их изображения является инструментарий когнитивной структуризации.

Цель когнитивной структуризации — формирование и уточнение гипотезы о функционировании исследуемой системы, т.е. структурных схем причинно-следственных связей, их количественной оценки.

Причинно-следственная связь между системами (подсистемами, элементами) А и В положительна (отрицательна), если увеличение или усиление А ведет к увеличению или усилению (уменьшению или ослаблению) В.

Пример. Когнитивная структурная схема для анализа проблемы энергопотребления может иметь следующий вид:

Рис. Пример когнитивной карты

Кроме когнитивных схем могут использоваться когнитивные решетки (шкалы, матрицы), которые позволяют определять стратегии поведения (например, производителя на рынке).

Решетка образуется с помощью системы факторных координат, где каждая координата соответствует одному фактору, показателю (например, финансовому) или некоторому интервалу изменения этого фактора. Каждая область решетки соответствует тому или иному поведению. Показатели могут быть относительными (например, от 0 до 1), абсолютными (например от минимального до максимального), биполярными («высокий или большой» — «низкий или маленький)», четкими и нечеткими, детерминированными и недетерминированными. Такие решетки могут быть полезны, в частности, для оптимизации делового распределения основной группы налогов между федеральным и региональным бюджетами, выработки стратегии повышения бюджетного самообеспечения и др. На рис. показана одна такая решетка (в биполярной системе показателей); зона D — наиболее благоприятная, зона A — наименее благоприятная.

Рис. Когнитивная решетка финансовой устойчивости фирмы

Когнитивный инструментарий позволяет снижать сложность исследования, формализации, структурирования, моделирования системы.

Резюмируя вышесказанное, можно дать философское, диалектическое определение системы: система — это есть часть объективной реальности, ограниченная целью (целями) и ресурсами.

Системно в мире все: практика и практические действия, знание и процесс познания, окружающая среда и связи с ней (в ней).

Любая человеческая интеллектуальная деятельность обязана быть по своей сути системной деятельностью, предусматривающей использование совокупности взаимосвязанных системных процедур на пути от постановки задачи и целей к нахождению и использованию решений.

Пример. Любое экологическое решение должно базироваться на фундаментальных принципах системного анализа, информатики, управления и учитывать поведение человека и живых организмов (включая и растений) в окружающей среде — в материально — энергетико — информационном поле т.е. на рациональных, экологически обоснованных нормах поведения в этой среде, с точки зрения «Системы» из подсистем «Человек», «Природы» и «Космос».

Незнание же системного анализа не позволяет знаниям (закладываемым традиционным образованием) превращаться в умения и навыки их применения, в навыки ведения системной деятельности (построения и реализации целенаправленных, структурированных, обеспеченных ресурсами или ресурсоограниченных конструктивных процедур решения проблем). Системно мыслящий и действующий человек, как правило, прогнозирует и считается с результатами своей деятельности, соизмеряет свои желания (цели) и свои возможности (ресурсы) учитывает интересы окружающей среды, развивает интеллект, вырабатывает верное мировоззрение и правильное поведение в человеческих коллективах.

Окружающий нас мир бесконечен в пространстве и во времени; в то же время человек существует конечное время и располагает при реализации любой цели только конечными ресурсами (материальными, энергетическими, информационными, людскими, организационными, пространственными и временными).

Противоречия между неограниченностью желания человека познать мир и ограниченной возможностью сделать это, между бесконечностью природы и конечностью ресурсов человечества имеют много важных последствий, в том числе, — и в самом процессе познания человеком окружающего мира. Одна из таких особенностей познания, которая позволяет постепенно, поэтапно разрешать эти противоречия — использование аналитического и синтетического образа мышления, т.е. разделения целого на части и представления сложного в виде совокупности более простых компонент и, наоборот, соединения простых и построение, таким образом, сложного. Это также относится и к индивидуальному мышлению, и к общественному сознанию, и ко всему знанию людей, и к самому процессу познания.

Пример. Аналитичность человеческого знания проявляется и в существовании различных наук, и в дифференциации наук, и в более глубоком изучении все более узких вопросов, каждый из которых сам по себе и интересен, и важен, и необходим. Вместе с тем, столь же необходим и обратный процесс синтеза знаний. Так возникают «пограничные» науки — бионика, биохимия, синергетика и другие. Однако это лишь одна из форм синтеза. Другая, более высокая форма синтетических знаний реализуется в виде наук о самых общих свойствах природы. Философия выявляет и описывает любые общие свойства всех форм материи; математика изучает некоторые, но также всеобщие, отношения. К числу синтетических относятся системные науки: системный анализ, информатика, кибернетика и др., соединяющие формальные, технические, гуманитарные и др. знания.

Итак, расчлененность мышления на анализ и синтез и взаимосвязь этих частей являются очевидными признаками системности познания.

Процесс познания структурирует системы, окружающий нас мир. Все, что не познано в данный момент времени, образует «хаос в системе», который не может быть объясним в рамках рассматриваемой теории, заставляет искать новые структуры, новую информацию, новые формы представления и описания знаний, приводит к появлению новых ветвей знания; этот хаос развивает при этом и исследователя.

Деятельность системы может происходить в двух режимах: развитие (эволюция) и функционирование.

При функционировании, эволюции системы явно не происходит качественного изменения инфраструктуры системы; при развитии, революционировании системы ее инфраструктура качественно изменяется. Развитие — борьба организации и дезорганизации в системе и связано с накоплением и усложнением информации, ее организации.

Пример. Информатизация страны в ее наивысшей стадии — всемерное использование различных баз знаний, экспертных систем, когнитивных методов и средств, моделирования, коммуникационных средств, сетей связи, обеспечение информационной а, следовательно, любой безопасности и др.; это революционное изменение общества. Компьютеризация без постановки новых проблем, т.е. «навешивание компьютеров на старые методы и технологии обработки информации» — это функционирование, а не развитие. Упадок моральных и этических ценностей в обществе, потеря цели в жизни могут привести к «функционированию» не только отдельных людей, но и социальных слоев общества.

Любая актуализация информации связана с актуализацией вещества, энергии и наоборот.

Пример. Химическое развитие, химические реакции, энергия этих реакций в организмах людей приводят к биологическому росту, движению, накоплению биологической энергии; эта энергия — основа информационного развития, информационной энергии; последняя энергия определяет энергетику социального движения и организации в обществе.

Если в системе количественные изменения характеристик элементов и их отношений в системе приводит к качественным изменениям, то такие системы называются развивающимися системами. Такие системы имеют ряд отличительных сторон, например, могут самопроизвольно изменять свое состояние, — в соответствии со взаимодействиями с окружающей средой (как детерминировано, так и случайно). В таких системах количественный рост элементов и подсистем, связей системы приводят качественным изменениям (системы, структуры), а жизнеспособность (устойчивость) системы зависит от изменения связей между элементами (подсистемами) системы.

Пример. Развитие языка как системы зависит от развития и связей составных элементов — слово, понятие, смысл и т.д. Формула для чисел Фибоначчи: x_n = x_n−1 + x_n−2, n > 2, x₁ = 1, x₂ = 1 определяет развивающуюся систему чисел.

Основные признаки развивающихся систем:

Если развивающаяся система развиваема за счет собственных материальных, энергетических, информационных, человеческих или организационных ресурсов внутри самой системы, то такие системы называются саморазвивающимися (самодостаточно развивающимися). Это форма развития системы — самая желательная и перспективная.

Пример. Например, если на рынке труда будет повышен спрос на квалифицированный труд, появится стремление к росту квалификации, образования, что приведет к появлению новых образовательных услуг, качественно новых форм повышения квалификации. Развитие фирмы, появление сети филиалов может привести к новым организационным формам, в частности, к компьютеризованному офису, более того, — к высшей стадии развития автоматизированного офиса — виртуальному офису или же виртуальной корпорации.

Пример. Рост пространственной структуры кристалла или развитие коралла может привести к появлению качественно новой структуры. Отметим, что одной из центральных проблем в биологии развития живых систем является проблема образования пространственной структуры, например, образование полос зебры.

Для оценки развития, развиваемости системы часто используют не только качественные, но и количественные оценки, а также и смешанного типа оценки.

Пример. В системе ООН для оценки социально — экономического развития стран используют индекс HDI (Human Devolopment Index — индекс развития человечества, человеческого потенциала), который учитывает 4 основных параметра, изменяемых от минимальных до максимальных своих значений:

Эти сведения приводятся к общему значению HDI. По HDI все страны делятся на высокоразвитые, среднеразвитые и низкоразвитые. Страны с развивающимися (саморазвивающимися) экономическими, правовыми, политическими, социальными и образовательными институтами характеризуются высоким уровнем HDI. В свою очередь, изменение HDI (параметров, влияющих на него) влияет на саморазвиваемость указанных институтов, в первую очередь, — экономических, в частности, саморегулируемость спроса и предложения, отношений производителя и потребителя, товара и стоимости. Уровень HDI, наоборот, также может привести к переходу страны из одной категории (развитости по данному критерию) в другую, в частности, если в 1994 году Россия стояла на 34 месте в мире (из 200 стран), то в 1996 году — уже на 57 месте; это приводит к изменениям и во взаимоотношениях с окружающей средой, в том числе, — в политике.

Гибкость системы будем понимать как способность к структурной адаптации системы в ответ на воздействия окружающей среды.

Пример. Гибкость экономической системы — способность к структурной адаптации на изменяющиеся социально-экономические условия, способность к регулированию, к изменениям экономических характеристик и условий.

Источник

• ← Что такое ороговевшая плоскоклеточная карцинома
• Что такое грн и огрн →