Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Системность как всеобщее свойство материи
Центральной задачей теории систем является понятие системы. Многие авторы развили это понятие до различной степени формализации. Например, Шеннон в книге "Имитационное моделирование систем – искусство и наука" собрал 35 различных определений системы. В настоящее время нет точного определения системы, удовлетворяющего всем предъявленным к нему требованиям. Это понятие зависит от степени детализации и уровня абстрагирования при описании свойств системы. Под системой понимается совокупность взаимосвязанных объектов, которая может быть выделена либо по пространственному, либо по функциональному признаку. Система может состоять из материальных и абстрактных объектов. Информационная система (ИС) включает абстрактные объекты. Элемент – часть системы, условно ограничивающая процесс ее дальнейшей детализации. Подсистема –фрагмент системы, который имеет свои элементы и взаимосвязи между ними. Структура системы – отражение наиболее существенных причинно- следственных связей между элементами и подсистемами, которые обеспечивают существование системы. Целостность системы (эмерджентность) –свойство системы, которое проявляется у нее в возникновении новых интегрированных качеств, которые не свойственны ее элементам и подсистемам, рассматриваемым отдельно. Гетерогенность – свойство системы, связанное с многообразием физической природы и автономностью ее подсистем и элементов. Многомерность – число варьируемых параметров и управляющих воздействий в системе. Многокритериальность – наличие совокупности частных критериев оптимальности, отражающих различные стороны качества и эффективности системы. Сложная система – система, которая является гетерогенной, многомерной и многокритериальной. Системный подход – методологический подход, в основе которого лежит рассмотрение объектов (процессов, явлений) как сложных систем. Таким образом, системный подход ориентирует исследователя как на анализ структуры и поведения системы, так и на выявление тех свойств системы, которые характеризуют ее целостность. Системный анализ – математические модели и методы исследования реальных объектов (технических, экономических и т.д.), основанные на системном подходе и средствах вычислительной техники. Понятие системы допускает ее двоякое описание: либо функциональное, либо структурное. Операционная система ЭВМ либо описывается на функциональном уровне (диспетчеризация, распределение памяти и т.д.), либо на структурном (подпрограммы). Существует два подхода к рассмотрению свойств системы: – структурный подход; – функциональный подход. При структурном подходе выявляется состав элементов в системе и связь между ними. Система может включать подсистемы и отдельные элементы. Наиболее распространенным описанием структуры является теория графов, где вершины – элементы системы, ребра – связи между ними. Менее общее функциональное описание системы, когда рассматриваются отдельные функции, выполняемые системой. Так как функция отображает свойства, а свойства отображают взаимодействие системы S с внешней средой Е, то свойство могут быть отображены в виде некоторых характеристик элементов S i. Проявление функции системы во времени S(t) означает переход системы от одного состояния в другое – движение системы в пространстве состояний. В теории систем первыми фундаментальными понятиями являются вход и выход. Другим фундаментальным понятием теории систем является понятие состояния. Физические свойства объекта изменяются в зависимости от состояния и их можно идентифицировать. Возникает вопрос: а есть ли вообще состояния? Наличие состояния можно обосновать разными способами. Например, вот один из них. Итак, реальная система всегда включает два процесса, один из которых зависит от другого. Вместе с тем при формальном анализе характера зависимости выхода от входа обнаруживается, что непосредственной связи между ними нет. Действительно, реальное событие в момент времени t не может зависеть от того, что в этот момент реально не существует. События, которые произошли в процессе входа в моменты t, предшествующие моменту t, в момент t не являются реальностью. Поэтому событие, представляющее собой конкретное значение выхода, в момент t, не зависит от значений входа в моменты t< t. Вместе с тем, выход в момент t также не зависит от входа, реализующегося в тот же самый момент t, т.к. влияние одного явления на другое не может быть мгновенным и происходит с конечной скоростью. Итак, с одной стороны выход зависит от входа, а с другой – не зависит. Разрешение данного противоречия состоит в том, что зависимость выхода от входа является опосредствованной. Это с необходимостью влечет признание наличия определенных объектов, которые связывают всю предысторию входов – причин до момента t и выход в этот момент. Эти объекты называются состояниями. Таким образом, конкретной причиной явления в процессе – выходе, основанием реализации именно этого явления, является некоторое состояние. Итак, в каждый момент t система характеризуется некоторым состоянием – элементом ее множества состояний, которое однозначно определяет значение выхода в этот момент t. Помимо входа, состояния и выхода имеются еще два объекта, которые необходимы при построении системы. Понятие системы содержит ограничение на возможные процессы. Это ограничение выражается так называемыми отображениями выхода и переходным. Так как выход однозначно определяется состоянием, то существует связь между ними, выражаемая отображением из множества состояний во множество значений, принимаемых выходом, которое называется отображением выхода. Аналогично имеется связь между входом и состоянием. Если в момент t0 система характеризовалась состоянием х0, а в момент t1 > t0 – состоянием х1, причем в моменты времени t, где t0 < t < t1, вход принимал определенные значения U (t), то изменение состояния именно в х1, а не в какое-либо другое, вызывается действием определенного закона поведения системы. То есть, существует еще одна характеристика-закон, которому подчиняется поведение системы в пространстве состояний. В процессе формализации этот закон можно описать в виде отображения, которое каждому состоянию и каждому входу ставит в соответствие определенное состояние, причем это отображение зависит от двух моментов времени как от параметров. Оно называется переходным отображением. Таким образом, конструкция понятия «системы» включает первичные понятия входа, состояния и выхода, а так же отношения между этими понятиями, выражаемыми отображениями выхода и переходным. Система называется дискретной по времени, если T = {tk: k= 0, ± 1, ± 2,…, tk-1 < tk}, где Т – множество моментов времени. Система называется непрерывной по времени, если Т совпадает с множеством всех действительных чисел. Система называется конечным автоматом, если множество значений входа, выхода и множество состояний имеют конечное число элементов. Система называется конечномерной, если множество значений входа, выхода и состояний являются конечномерными линейными пространствами. В настоящее время нет единства в определении понятия "система". В первых определениях в той или иной форме говорилось о том, что система - это элементы и связи (отношения) между ними. Например, основоположник теории систем Людвиг фон Берталанфи определял систему как комплекс взаимодействующих элементов или как совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и со средой. Холл определяет систему как множество предметов вместе со связями между предметами и между их признаками. Ведутся дискуссии, какой термин - "отношение" или "связь" – лучше употреблять. Позднее в определениях системы появляется понятие цели. Так, в "Философском словаре" система определяется как "совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях между собой определенным образом и образующих некоторое целостное единство". В последнее время в определение понятия системы наряду с элементами, связями и их свойствами и целями начинают включать наблюдателя, хотя впервые на необходимость учета взаимодействия между исследователем и изучаемой системой указал один из основоположников кибернетики У. Р. Эшби. М. Масарович и Я. Такахара в книге "Общая теория систем" считают, что система - "формальная взаимосвязь между наблюдаемыми признаками и свойствами". Таким образом, в зависимости от количества учитываемых факторов и степени абстрактности определение понятия "система" можно представить в следующей символьной форме. Каждое определение обозначим буквой D (от лат. definitions) и порядковым номером, совпадающим с количеством учитываемых в определении факторов. · D1. Система есть нечто целое: S=А(1,0). Это определение выражает факт существования и целостность. Двоичное суждение А(1,0) отображает наличие или отсутствие этих качеств. · D2. Система есть организованное множество: S=(орг, М), где орг - оператор организации; М - множество. · DЗ. Система есть множество вещей, свойств и отношений: S=({т},{n},{r}),. · D4. Система есть множество элементов, образующих структуру и обеспечивающих определенное поведение в условиях окружающей среды: S=(e, SТ, ВЕ, Е), где e - элементы, SТ – структура, ВЕ - поведение, Е - среда. · D5. Система есть множество входов, множество выходов, множество состояний, характеризуемых оператором переходов и оператором выходов: S=(Х, Y, Z, H, G), где Х - входы, Y – выходы, Z – состояния, Н - оператор переходов, G - оператор выходов. Это определение учитывает все основные компоненты, рассматриваемые в автоматике. · D6. Это шестичленное определение, как и последующие, трудно сформулировать в словах. Оно соответствует уровню биосистем и учитывает генетическое (родовое) начало GN, условия существования КD, обменные явления МВ, развитие ЕV, функционирование FС и репродукцию (воспроизведения) RР: S=(GN, KD, MB, EV, FC, RP). · D7. Это определение оперирует понятиями модели F, связи SС, пересчета R, самообучения FL, самоорганизации FQ, проводимости связей СО и возбуждения моделей JN: S=(F, S С, R, FL, FO, СО, JN). Данное определение удобно при нейрокибернетических исследованиях. · D8. Если определение D5 дополнить фактором времени и функциональными связями, то получим определение системы, которым обычно оперируют в теории автоматического управления: S=(Т, X, Y, Z, W, V, h, j), где Т - время, Х - входы, Y - выходы, Z - состояния, W - класс операторов на выходе, V - значения операторов на выходе, h - функциональная связь в уравнении y(t2)= h(x(t1),z(t1),t2), j - функциональная связь в уравнении z(t2) = j(x(t1), z(t1), t2). · D9. Для организационных систем удобно в определении системы учитывать следующее: S=(Р L, RO, RJ, EX, PR, DT, SV, RD, EF), где РL - цели и планы, RO - внешние ресурсы, RJ - внутренние ресурсы, ЕХ - исполнители, PR - процесс, DТ - помехи, SV - контроль, RD - управление, ЕF - эффект. Последовательность определений можно продолжить до Dn (n = 9, 10, 11,...), в котором учитывалось бы такое количество элементов, связей и действий в реальной системе, которое необходимо для решаемой задачи, для достижения поставленной цели. В качестве "рабочего" определения понятия системы в литературе по теории систем часто рассматривается следующее: система - множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определенную целостность, единство. Под системой, понимается объект свойства, которого не сводятся без остатка к свойствам составляющих его дискретных элементов (неаддитивность свойств). Интегративное свойство системы обеспечивает ее целостность, качественно новое образование по сравнению с составляющими ее частями. Любой элемент системы можно рассматривать как самостоятельную систему (математическую модель, описывающую какой - либо функциональный блок, или аспект изучаемой проблемы), как правило, более низкого порядка. Каждый элемент системы описывается своей функцией. Под функцией понимается присущее живой и костной материи вещественно-энергетические и информационные отношения между входными и выходными процессами. Если такой элемент обладает внутренней структурой, то его называют подсистемой, такое описание может быть использовано при реализации методов анализа и синтеза систем. Это нашло отражение в одном из принципов системного анализа – законе системности, говорящим о том, что любой элемент может быть либо подсистемой в некоторой системе либо, подсистемой среди множества объектов аналогичной системы.
|
||
Последнее изменение этой страницы: 2021-12-15; просмотров: 160; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.138.175.180 (0.005 с.) |