Среда. Вход и выход системы. «Черный ящик»

Всякая система представляет собой некоторый объект, который можно выделить из окружающей среды.

Система взаимодействует с окружающей средой: среда оказывает влияние на систему, а система — на среду. Воздействия среды на систему называют входами (или входом) системы, а воздействия системы на среду — выходами (или выходом) системы. Здесь «воздействие» понимается в самом широком смысле. Это могут быть материальные объекты, которыми обмениваются среда и система, физическое воздействие, информация. Например, автомат по продаже газет: на входе — монета, на выходе — газета; ручная мясорубка: на входе — мясо и вращение ручки, на выходе — фарш; сейф с кодовым замком; на входе — набор кода (информация), на выходе — доступ внутрь.

Для всякой системы можно перечислить множество входов и выходов, совсем не обязательно связанных с ее прямым назначением. Например, система «ручные механические часы». Ее входы — это верньер для завода часов и для перевода стрелок; но в то же время и пыль, грязь, вода, тряска, удары. Выходы — циферблат со стрелками, тиканье, вес, способ крепления на руке, способ изображения цифр на циферблате, точность хода и т.д. Для большинства реальных систем список входов/выходов бесконечен.

Мы часто не знаем, как данный объект устроен «внутри». Нам важно лишь знать, к каким результатам на выходе приведут определенные воздействия на входе системы. В таких случаях говорят, что система рассматривается как «черный ящик».

Представить некоторую систему в виде черного ящика, это значит указать ее «входы» и «выходы», а также зависимость между ними. Такое описание позволяет целенаправленно использовать данную систему. Например, всякие инструкции для пользователей сложной бытовой техники являются описаниями черного ящика. В них объясняется, что нужно сделать на входе (включить, нажать, повернуть и пр.), чтобы достичь определенного результата на выходе (постирать белье, получить фруктовый сок, выполнить вычисления и пр.). Однако, что при этом происходит «внутри» — не объясняется.

Для описания функционирования системы на формальном языке (математики, информатики) входы и выходы должны характеризоваться какими-то величинами. Чаще всего — это числовые величины, но могут быть и символьные. Величины, характеризующие входы и выходы системы, называются параметрами. Например, в использованном выше примере с автоматом по продаже газет, в качестве входного параметра можно определить номинал монеты (например, 2 рубля). Но если учесть, что автомат сработает и при опускании в него любой металлической пластинки той же формы, размера и веса, что и двухрублевая монета, то в качестве входных параметров следует принять три числа: диаметр, толщину и вес пластинки.

Если входные и выходные параметры являются числовыми величинами, то на языке математики связь между ними может быть задана в виде функций (формулы). Например, входные параметры: х_1, х₂; выходной — у. Связь между ними: у =F(х_1, х₂).

Структура. Информационная модель

Составные части системы называются элементами. В свою очередь, каждый такой элемент можно рассматривать как систему. По отношению к исходной системе ее называют подсистемой. Например, при поверхностном описании устройства компьютера его оперативную память можно рассматривать, как некую неделимую часть, предназначенную для хранения информации. Однако, если разбираться в вопросе о представлении в памяти различных типов данных, то приходится учитывать ее элементный состав (биты, байты).

Наряду с понятием «подсистема» существует понятие «надсистема». Надсистема— это система, включающая в себя рассматриваемую подсистему как элемент. Например, системный блок является подсистемой по отношению к компьютеру в делом и, в то же время, — надсистемой по отношению к входящему в него процессору.

Для полного описания системы недостаточно лишь перечислить ее элементный состав. Еще необходимо указать, как элементы системы связаны друг с другом. Именно наличие связей (еще говорят — отношений) превращает набор элементов в систему, обеспечивает возникновение системного эффекта. Наиболее близкие к понятию «система» — это понятия «организация», «порядок», «устройство», а противоположные — «путаница», «хаос», «беспорядок». Система — это упорядоченный набор элементов в противоположность беспорядочному (стена в противоположность куче кирпичей, шерстяные носки в противоположность мотку шерсти, пластилиновая кукла в противоположность куску пластилина).

Структура системы— это графически представленный характер отношений (связей) между элементами системы. Структура может определять пространственное взаиморасположение элементов (например, линейная цепочка, звезда, кольцо, сеть с квадратными ячейками и пр.); вложенность или подчиненность (дерево для иерархических систем); хронологическую последовательность событий для сложных процессов, рассматриваемых как системы событий (линейная, ветвящаяся, циклическая).

Системный анализ— процесс исследования объекта и описание его в виде системы, т.е. результатом системного анализа объекта является описание его элементного состава и структуры. Кроме того, объект может рассматриваться как подсистема в совокупности его отношений с внешней средой (надсистемой).

В одной и той же системе можно выделить разные элементы — все зависит от точки зрения, от поставленной цели. При этом, каждому набору элементов будет соответствовать свой набор отношений (связей) связей между ними т.е. своя структура. Например, по внешним признакам человек состоит из головы, туловища, рук и ног. Но в то же время человек состоит из скелета, мышц, нервной системы, кровеносной системы и т.д. Связь между руками, ногами и туловищем совсем не та, что между скелетом, кровеносной системой и нервами. Пользователь компьютера, работающий только с готовыми программами, имеет свое представление об устройстве компьютера, как системы, а представление профессионального программиста о составе и структуре ПК более подробное и адекватное.

Информационная модель объекта — это его описание. Одному и тому же объекту можно поставить в соответствие разные информационные модели; все зависит от цели моделирования. Способы описания могут быть разными: вербальное (словесное), графическое, табличное, математическое и др.

Системная классификация

В психологии известно явление, которое получило название «магическое число 7±2». Суть его в том, что человек, имея дело с множеством объектов одновременно, может концентрировать свое внимание лишь на 5— 9 объектах.

Для упрощения работы с большим числом объектов был найден следующий способ; все множество надо поделить на несколько частей; каждую из эти частей опять поделить на части; те, в свою очередь, еще раз; и т.д. Таким образом, можно упростить ситуацию: свести большое множество объектов к набору маленьких. Например, пусть имеется набор из 1000 объектов. Поделим его на 7 частей, в каждой из которых будет примерно по 140 объектов. Каждую из этих групп еще раз поделим на 7 частей, после чего в каждой части будет уже только по 20 объектов. Если теперь такой двадцати элементный набор еще раз поделить на 7 частей, то в каждой из них окажется всего по 3 объекта. Нам понадобилось только три разбиения для того, чтобы от достаточно большого набора (в 1000 объектов) перейти к очень маленькому (всего в 3 объекта), легко воспринимаемому человеком.

Деление большого множества на подмножества следует вести не беспорядочно, а по каким-то признакам. Деление большого множества на части, (подмножества) таким образом, чтобы объекты, входящие в одно подмножество, имели бы не менее одного общего признака, называется классификацией. Подмножество объектов, имеющих общие признаки, называется классом. Признаки, по которым один класс отличается от другого, называется основанием классификации.

С точки зрения системологии классификация есть не что иное, как структурированиеисходного неупорядоченного множества, т.е. превращение его в систему. На место путаницы приходит порядок. Процесс превращения множества объектов в систему называется систематизацией.

Главное свойство системы — возникновение системного эффекта — нового качества, которого не было у составных частей исходного набора. Какое же новое качество появляется в результате структурирования множества? Это свойство можно назвать обозримостью или познаваемостью. Разобраться в огромном неупорядоченном множестве объектов трудно или невозможно, а в систематизированном — легко.

Классификацией (систематизацией) объектов каждый из нас занимается постоянно, когда разделяет одежду, посуду, книги и т.д., а внутри этих классов разделяет зимние пальто, летние платья и костюмы, стаканы, кастрюли, ложки и тарелки и т.д.

Систематизированы книги в библиотеке, экспонаты в музее, товары в магазине, преступления в уголовном кодеке, поезда в расписании, дни в году.

Систематизация знаний — основа всех наук. Начало многих наук связано с именем великого древнегреческого ученого Аристотеля, который жил в 4 в. до н.э. Вместе со своими учениками Аристотель проделал колоссальную работу по классификации накопленных к тому времени знаний, разделил их на несколько частей и дал каждой свое название. Именно тогда появились на свет физика и биология, экономика и логика.

Другие известные научные классификации: систематизация математических знаний Евклидом (3 в до н.э.), классификация живых существ Карлом Линнеем (1735 г.), класссификация химических веществ Дмитрием Ивановичем Менделеевым (1869 г.), деление звездного неба на созвездия.

Последний пример интересен тем, по какому основанию проведена классификация звезд. Если в системах Евклида, Линнея, Менделеева деление объектов на классы проводилось по определенным существенным свойствам, то деление неба на участки-созвездия проводилось по признакам, которые к самим звездам явно не имели никакого отношения.

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 1199; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!