Кибернетика (стр. 4 из 12)

4. Перечислите основные системные характеристики функций.

2.4. Системосоздающие и системоразрушающие факторы

Возникновение системы, тоесть актуализация существенных связей, пространственного распределения элементов, существование тех и других в определенных временных пределах, обеспечивается системосоздаюшими К-факторами. К числу основных К-факторов относятся: физические поля, контактная способность, рефлекторные действия, способность запоминать прошлые ситуации (состояние внешней среды и самой системы), способность оценивать результат действия, прогностическая способность, способность получать знания как об окружающей среде, так и о самой системе (сознание и самосознание).

Легко видеть, что К-факторы приведены в последовательность по возрастанию сложности систем.

Каждый из рассмотренных К-факторов не возникает из ничего, а имеет в той или иной степени предшественников в системах более низкого уровня. Кроме того, в каждой системе помимо ведущего системно создающего фактора, как правило, играют роль и К-факторы нижестоящего уровня. Все это в реальном мире складывается в пеструю картину взаимопереплетения и взаимодополнения К-факторов. Поэтому приведенная схема факторов дает лишь самую общую картину.

К системоразрушающим факторам относятся внешние воздействия, развитие дисфункций, возрастание энтропии.

Внешние воздействия приводят к разрушению системы тогда, когда их сила становится выше силы внутренних связей системы. Развитие дисфункций взрывает систему изнутри.

Возрастание энтропии происходит из-за дезорганизующих внешних воздействий, износа и перерождения связей.

Упражнение

Рассмотрим пример социальной системы. Система – учебная группа. Цель – стабильная успеваемость группы. Подсистемы – отличники, средне успевающие, неуспевающие. Элементы системы – студенты. Связь - результат сдачи экзамена в сессию. Системно создающий фактор – контактная способность, психологическая организация коллектива. Системно-разрушающий – выбывание из группы лидера, окончание обучения.

Необходимо нарисовать структуру системы. Какие типы связей можно выделить между подсистемами? Какие еще имеются К-факторы? Постройте иерархическую схему К-факторов.

Глава 3. Функциональное описание системы

3.1. R-преобразование

Любое научное исследование связано с установлением зависимости воздействие – результат. Воздействие подается на вход объекта (системы), результат фиксируется на выходе.

Классические точные науки занимаются разработкой моделей, которые выражают строгую однозначную зависимость между состоянием входа X и состоянием выхода Y при помощи переходной функции Y=R(X), где R – оператор преобразования (в дальнейшем операцию будем называть R-преобразованием). На ранних этапах развития науки R-преобразование понималось только как однозначная детерминированная функция и только позднее, под давлением фактов получило вероятностное толкование. Стали говорить о детерминированных S₁– системах и о стохастических S₂ – системах, о детерминированном R₁– преобразовании и о стохастическом R₂ – преобразовании. R-преобразование может задаваться алгебраическим, логическим, дифференциальным, интегро-дифференциальным оператором; скалярным, векторным или матричным; составленным на основании измерения внешних характеристик (исследования связи объект-реакция) или на основании знания устройства системы. Точные науки занимаются исследованием и таких моделей, которые не содержат R-преобразование. Это модели хаотические, слабо организованные, неустойчивые, недолговечные, в которых сталкивается множество независимых событий. Мы будем называть их S₃ – системами.

Гуманитарные науки имеют дело со сверхсложными системами (большими сложными системами). Главной методологической особенностью этих наук считается невозможность в моделировании использование идеи R-преобразования, поскольку для изучаемых систем выявить его в ряде случаев невозможно. Отдельный человек, группа людей, сообщество по-разному реагируют на одинаковые воздействия в одних и тех же условиях. Гуманитарные науки исследуют свойства и реакции человеческого общества, пытаясь обнаружить определенные тенденции и оценить их устойчивость. При этом оказывается, что чем больше по размеру система, тем более устойчивы тенденции в ее поведении; при определенном размере тенденция перерастает в закономерность.

Существуют и другие (не общественные) системы, состоящие из детерминированных элементов, не имеющие R-преобразование.

Определение. Системы, способные формировать R-преобразование применительно к своей внутренней цели, исходя из конкретного состояния входа (т.е. ситуации), будем называть S₀-системами. Целенаправленность допускает как детерминистическое толкование (достижение цели в данной конкретной ситуации), так и стохастическое (в среднем, за какой-то промежуток времени). S₀-системы диалектически объединяют противоречивые свойства S₁, S₂и S₃-систем.S₀-системы являются основным объектом системного исследования. Это сложные системы, способные управлять своим поведением. Исследование S₀-систем, механизмов формирования целей, принятия решений и управления поведением составляет основной предмет системологии. Любые системы можно рассматривать как частный случай S₀-систем.

Вопросы и упражнения

1. Что называется R-преобразованием? Приведите примеры систем с детерминированным R-преобразованием.

2. Что общего и в чем различие у S₂и S₃ –систем?

3. Какие типы систем изучают гуманитарные науки и почему?

4. Чем характеризуются S₀-системы?

3.2. Функции системы

Всякий объект интересен результатом своего существования, местом, которое он занимает среди других объектов в окружающем мире. Это соответствует целенаправленности человеческой деятельности. Сталкиваясь с новым объектом, мы, прежде всего интересуемся его функциями, поэтому первым описанием проблемы или системы должно быть функциональное описание. Функциональное описание исходит из того, что всякая система выполняет некоторые функции: просто существует, служит областью обитания другой системы, обслуживает систему более высокого порядка, является контрольной для некоторого класса систем, служит средством или исходным материалом для создания более совершенной системы и т.д. Система может быть однофункциональной, или многофункциональной. В зависимости от степени воздействия на внешнюю среду и характера взаимодействия с другими системами, функции можно распределить по возрастающим рангам: пассивное существование, материал для других систем; обслуживание системы более высокого прядка; противостояние другим системам, среде (выживание); поглощения (экспансия) других систем и среды; преобразование других систем и среды.

Функциональное описание иерархично. Функция системы представляется числовым функционалом, зависящим от функций, описывающих внутренние процессы, либо качественным функционалом (типа упорядочивания: лучше-хуже).

Обычно функция системы выполняется, если параметры системы и процессы ограничены определенными пределами, вне которых система разрушается либо радикально меняет свойства.

Функционал, количественно или качественно описывающий деятельность (действие) системы, называют функционалом эффективности.

Если функционал эффективности больше некоторого условного порога, то считается, что функция выполняется, если меньше – не выполняется. Введение порога, как и определение функции, выражает позицию того, кто составляет описание. Несмотря на разнообразие систем и функций, характер зависимости эффективности от произвольного параметра типичен. Это обстоятельство объясняет общность функционального описания независимо от физического содержания системы. Зависимость включает три характерные области: слабой и сильной связи и насыщения.

Существует область, где система подавляется средой, область, где она соревнуется с ней, и область, где система становится малочувствительной к внешним воздействиям. Если функция системы состоит в сохранении своего состояния, например температуры, а внешнее влияние включает приток тепла, то система противостоит этому влиянию при помощи теплопроводности и выравнивания температуры. В наиболее общем виде идея противодействия любой системы внешнему влиянию выражена принципом Лешатье: поддержка стабилизирующего процесса требует некоторого уменьшения эффективности по сравнению с первоначальным значением.

Существуют системы, которые реагируют на внешнее воздействие, порождая в себе процессы не ослабления воздействия, а активной перестройки и противодействия, которые могут изменять параметры среды или использовать первоначально неблагоприятные изменения в свою пользу. При этом за уменьшением эффективности может последовать ее увеличение, превышающее первоначальную величину. Может произойти перестройка, которая повлечет не только изменение состояния и появление новых процессов, но и изменение функций и пределов работоспособности системы.

Функциональное описание системы можно задать семеркой:

S_f={T,x,C,Q,y,jh},

Где T-множество моментов времени, х - множество мгновенных значений входных воздействий, С={c: T®x} – множество допустимых входных воздействий;Q –множество состояний; y- множество значений выходных величин;Y={u:T®y}-множество выходных величин; f={T´T´T´c®Q}-переходная функция состояния; h:T´Q®y – выходное отображение; с- отрезок входного воздействия;u – отрезок выходной величины.

Такое описание системы охватывает широкий диапазон свойств.

Недостаток данного описания – не конструктивность: трудность интерпретации и практического применения. Функциональное описание должно отражать следующие характеристики сложных и слабо познанных систем: параметры, процессы и иерархию.