Розпізнавання типу системи

Мета роботи: придбати практичні навички щодо розпізнавання типу системи. Засвоїти принципи класифікації систем, вивчити різноманітність класів та підкласів систем.

Теоретична чистина

Розвиток людства характеризується масштабністю діяльності, яка охоплює всі сфери навколишньої дійсності. Ця діяльність, крім бажаних результатів, має і не бажані, неочікувані результати. При зростанні масштабності діяльності небажані результати інколи ведуть до глобальних катастроф, що загрожують всьому людству. Причому впоратися з ними буває надзвичайно важко. Тому, кожен дипломований спеціаліст до вирішення всякої проблеми повинен підходити не тільки зі своєї вузькоспеціальної точки зору, а з урахуванням всіх аспектів виконуваної роботи, всього досвіду, набутого людством. Такий підхід до проблем може забезпечити розуміння системності світу.

Системність світу виражається в об'єктивно існуючій ієрархії по різному організованих систем і взаємодії цих систем між собою.

Поняття "система" є найбільш загальним і охоплює майже всі об'єкти навколишнього світу як природного, так і штучного походження. Вивченням та аналізом систем займається системний аналіз.

Системний аналіз - це загальнонаукова дисципліна, що являє собою методологію розв'язання проблем практичного характеру, котрі виникають у системах, на основі єдиного наукового підходу. Системний аналіз має у своєму розпорядженні формалізовані процедури з чітким алгоритмом дії, та неформалізовані процедури, алгоритм яких не може бути однозначно описаний. Певною мірою крім чітко наукової спрямованості системний аналіз є мистецтвом, оскільки в ньому інтуїція, здоровий глузд, оціночні та якісні судження мають таке ж значення, як і строгі наукові розрахунки. Системний аналіз - це науковий напрямок, що розробляє методологію вирішення проблем і він, як методологія, претендує на те, щоб об'єднати всі потрібні методи та знання для вирішення проблеми.

Вихідним пунктом системного аналізу є: визначення системи її границь та взаємодії з навколишнім світом, визначення цілей системи, точки зору, з якої розглядається система та контексту, в якому вона розглядається.

Визначення границь системи залежить від цілей, точки зору та контексту розгляду системи. При формулюванні цілей системи в першу чергу слід враховувати її походження. Для систем штучного походження ціль здебільшого відома, хоча її формулювання певною мірою залежить від точки зору аналітика. Наприклад, певний вид транспорту може мати ціллю перевезення пасажирів, але з точки зору підприємця основною ціллю може бути одержання прибутків. Ціль штучної системи здебільшого визначає і подальші кроки аналізу, оскільки склад системи, структура та функціонування в значною мірою визначаються ціллю, для якої система створена.

Більш складним є завдання формулювання цілі природної системи. Як, наприклад, сформулювати ціль таких систем як річка, чи популяція тварин? Одним з методів, що використовуються при формулюванні цілей природних систем, є поділ цілей на суб'єктивні й об'єктивні. Суб'єктивні цілі - це продукт розумової діяльності людини. Об'єктивною ціллю вважають майбутній реальний стан системи, в якому вона виявиться, рухаючись по траєкторії свого життєвого циклу. Для систем живої природи об'єктивною ціллю може бути збереження роду, популяції, розвиток і пристосування до змінного навколишнього середовища. Для систем неживої природи ціллю може бути забезпечення рівноваги навколишнього світу. Наприклад, ціллю системи річка може бути перенесення води з суші в море, що є частиною загального кругообігу води на земній кулі. У багатьох випадках ціллю природних систем вважають їх споживацьке призначення, тобто задоволення певних практичних потреб людини. З точки зору споживача річка може розглядатись як транспортний шляхів і ціль системи можна сформулювати як забезпечення шляху для транспортування вантажів та пасажирів.

Точка зору виражає відношення системного аналітика до системи, уточнення з якого погляду його цікавить система. Певна система, наприклад, електротранспорт, може розглядатись з точки зору керівника міста, підприємця, пасажира, архітектора тощо.

Контекст визначає оточення, в якому розглядається система. З погляду працівника транспорту річка може розглядатись у контексті всіх транспортних шляхів, що служать для перевезення людей та вантажів. З точки зору гідролога вона може розглядатись у контексті всіх процесів перенесення води, а з точки зору електрика - у контексті всіх середовищ, що передають блукаючі струми.

Класифікація систем, крім поділу систем за походженням на штучні, природні та змішані, може здійснюватись і за іншими ознаками. Один з можливих класифікаторів систем наведено в таблиці 1. Наведемо короткі зауваження відносно особливостей даної класифікації систем.

Класифікатор 1. Штучна система - це система, що має певну суб'єктивну ціль свого функціонування, призначення. Структура системи і її функції здебільшого визначаються її ціллю. Природна система має об'єктивну ціль, зумовлену життєвим циклом системи. Вона може розглядатись з точки зору користувача і мати суб'єктивну ціль, як ціль ради якої її використовує користувач.

Змішані системи мають ієрархію цілей. На верхньому рівні - об’єктивні цілі, на нижньому - об'єктивні і суб'єктивні.

Рис. 1.1 Класифікація систем за походженням

Таблиця 1.1 - Класи та підкласи систем
Основа класифікації систем	Класи та підкласи систем
1. За походженням	1.1. Штучні 1.2. Природні 1.3. Змішані
2. За характером зв'язку з навколишнім середовищем	2.1. Відкриті 2.2. Закриті
3. За складністю	3.1. Неживі 3.1.1. Статичні структури чи їх основи (кристал) 3.1.2. Прості динамічні із заданим законом поведінки (годинник) 3.1.3. Кібернетичні системи з циклами керування, що мають зворотний зв'язок (термостат, робот) 3.2. Живі 3.2.1. Відкриті системи з самозберігаючою структурою (клітка) 3.2.2. Живі організми з низькою здатністю сприймати інформацію (рослини) 3.2.3. Живі організми з більш розвинутою системою сприйняття інформації (тварини) 3.2.4. Живі організми із самосвідомістю (людина) 3.2.5. Соціальні системи (етнос, нація) 3.2.6. Трансцендентні системи чи системи, що знаходяться поза нашою свідомістю
4. За принципами поведінки	4.1. Матеріальні 4.2. Гомеостатичні 4.3. Рішаючі (без передбачення) 4.4. Здатні передбачувати 4.5. Рефлексивні
5. За ступенем організованості	5.1. Добре організовані 5.2. Погано організовані 5.3. Самоорганізуючі 5.3.1. Саморегулюючі 5.3.2. Самонавчаючі 5.3.3. Самонастроюючі 5.3.4. Самовідновлюючі 5.3.5. Самовідтворюючі
6. За ступенем ресурсної забезпеченості	6.1. Малі 6.2. Великі 6.3. Прості 6.4. Складні 6.5. Звичайні 6.6. Енергокритичні

Продовження таблиця 1.1 - Класи та підкласи систем

7. За характером цілей	7.1. Ціленаправлені 7.2. Цілеспрямовані
8. За описом змінних	8.1. Якісний опис 8.2. Кількісний опис 8.3. Змішаний опис
9. За способом керування	9.1. Керування зовні 9.2. Самокерування 9.3. 3 комбінованим керуванням
10. За типом операторів системи S	10.1. Чорний ящик (S невідомо) 10.2. Непараметризований клас (S відомо частково) 10.3. Параметризований клас (S відомо до параметрів) 10.4. Білий ящик (S відомо повністю)

Таблиця 1.2 - Класифікація систем за походженням

Штучні системи	Змішані системи	Природні системи
Засоби праці	Ергономічні	Живі
Механізми	Біотехнічні	Неживі
Машини	Організаційні	Екологічні
Автомати	Автоматизовані	Соціальні
Роботи	-	-

Класифікатор 2. Відкриті системи - це системи, що у процесі свого життєвого циклу обмінюються із зовнішнім середовищем масою, енергією, інформацією. Закриті системи такої властивості не мають. Вони піддягають другому закону термодинаміки, згідно з яким здійснюється зростання ентропії у закритих системах (ступінь хаотичності системи, її старіння).

Класифікатор 3. У ньому закладені принципи інформаційної взаємодії системи та середовища, додаткового пояснення не потребує.

Класифікатор 4. У ньому закладені основні принципи, якими зумовлена поведінка системи. Принципи поведінки схематично показані на рис. 1.2.

Рис. 1. 2. Класифікація систем за принципами поведінки

Принцип матеріально - енергетичного балансу - це коли поведінка системи зумовлена тільки законами природи, тобто законами збереження та перетворення матерії.

Принцип гомеостазу - це здатність системи повертатися у стан рівноваги.

Принцип вибору рішення - це здатність системи обирати характер своєї поведінки з декількох альтернатив.

Принцип перспективної діяльності - це здатність системи організувати свою поведінку з урахуванням минулого досвіду, припущенням, що майбутній розвиток суттєво не відрізнятиметься від минулого.

Принцип рефлексії полягає в тому, що система організує свою поведінку з урахуванням можливої дії іншої системи, тобто це поведінка систем, які наділені інтелектом, можливістю передбачати дії інших систем, з якими вони взаємодіють.

Класифікатор 5. До добре організованих систем відносяться системи, всі компоненти яких визначені і визначена взаємодія між ними. Ці системи можна повністю описати математичними формулами.

Погано організовані (дифузні) - це системи, для яких неможлива і не ставиться задача визначення всіх складових частин. Поведінка їх описується певною ймовірністю.

Самоорганізуючі системи найбільш складні, здатні змінювати взаємодію між своїми частинами.

Класифікатор 6. Здійснюється у відповідності до табл. 1.3.

Таблиця 1.3 - Класифікація систем за степенем ресурсної забезпеченості

Характер ресурсу	Забезпеченість
Повна	Недостатня
Енергетичний	Звичайні	Енергокритичні
Матеріальний	Малі	Великі
Інформаційний	Прості	Складні

Класифікатор 7. Цілеспрямовані - це системи, що мають певну ціль, певне призначення, наприклад холодильник, тролейбус, тощо.

Цілеспрямовані - це системи, що можуть сприймати певні потреби і виконувати дії для їх задоволення, наприклад, тваринний світ, людина, партія, підприємство, тощо.

Класифікатор 8 і 9. Не потребують додаткового пояснення.

Класифікатор 10. Чорний ящик - це система про внутрішню організацію і функціонування якої нічого не відомо, а відомо тільки, що є на вході системи і що на виході.

Білий ящик - це система, для якої повністю відома внутрішня структура, механізми взаємодії між елементами структури.

До параметризованого та непараметризованого класів відносяться системи, що займають проміжне місце, про параметри функціонування яких відомо частково або з точністю до певного параметра

Завдання до роботи

У ході практичної роботи для запропонованої викладачем системи слід визначити цілі та під цілі системи, точку зору, з якої розглядається система, та контекст, в якому вона розглядається. Провести класифікацію за ознаками, які були подані в теоретичному матеріалі, виконати опис системи на вербальному рівні, а саме морфологічний, історичний та функціональний.

Перед виконанням роботи слід повторити відповідний теоретичний матеріал, підготувати варіант класифікації системи, заданої згідно з варіантом (див. табл. 1.4).

Таблиця 1.4 - Характер системи

Варіант	Назва системи
	автомобіль, тварина, підприємство
	цех, рослина, літак
	академічна група, птах, моторний човен
	область, риба, трактор
	республіка, небесне тіло, мотоцикл
	школа, фірма, транспортна мережа
	факультет, людина, локомотив
	електростанція, відділ, акула
	велосипед, ферма, собака
	армія, суспільство, підводний човен

Варіанти вибирають по двох останніх цифрах залікової книжки.

Студент повинен вибрати з приведеного переліку два комплекти наборів систем (всього шість).

Етапи виконання завдання

1. Визначити ціль системи, її призначення, точку зору аналітика та контекст, в якому буде розглядатись система;

2. Виконати класифікацію системи за наведеним класифікатором;

3. Оформити результати роботи у вигляді звіту

Методичні вказівки до виконання роботи

У відповідності із завданням визначити ціль системи, її призначення, точку зору аналітика та контекст, в якому буде розглядатись система. Чітко сформулювати ціль системи та записати у звіт. Під час формулювання цілей системи вказати об'єктивні й суб'єктивні цілі, та цілі, для яких можна використати систему з точки зору аналітика.

Виконати класифікацію системи за класифікатором наведеним у таблиці 1.1 відповідно до теоретичного матеріалу, та пояснень до даної роботи. Результати класифікації звести до табл. 1.5 (таблиця заповнюється окремо для кожної системи).

Таблиця 1.5 - Результати розпізнавання системи

№ п/п	Класифікатор	Назва системи
	За походженням	…
	За характером зв'язку з навколишнім середовищем	…
	За складністю	…
	За принципами поведінки	…
	За ступенем організованості	…
	За ступенем ресурсної забезпеченості	…
	За характером цілей	…
	За описом змінних	…
	За способом керування	…
	За типом операторів системи S	…

В висновках пояснити, чому система таким чином класифікована та відзначити відмінності різних типів систем.

5.3. Оформити результати роботи у вигляді звіту.

Питання до перевірки знань:

1. Що таке системний підхід?

2. Що таке системний аналіз?

3. Як оцінюється цілісність системи?

4. Що таке елемент системи?

5. Що таке властивість системи?

Практичне заняття №2

Дата добавления: 2015-04-29