Кибернетический подход к описанию систем

Основные понятия теории систем: понятие системы

Система - объект или процесс, в котором элементы-участники связаны некоторыми связями и отношениями.

Подсистема - часть системы с некоторыми связями и отношениями.

Любая система состоит из подсистем, подсистема любой системы может быть сама рассмотрена как система. Границы рассматриваемой системы определяются доступными ресурсами и окружением.

Под системой понимают упорядоченную совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов.

Систем как таковых в природе не существует, существуют предметы, объекты, процессы которые могут рассматриваться как системы.

Система состоит из элементов. Элемент – такая часть системы, которая выполняет определенную специфическую функцию и не подлежит дальнейшему разбиению с точки зрения рассматриваемого процесса функционирования системы. Разделение объекта на элементы и системы относительно. Каждая система может быть представлена как элемент системы большего масштаба, в свою очередь, любой элемент можно рассматривать в качестве относительно самостоятельной системы, состоящий из элементов.

Функционирование отдельных объектов как целостных систем обеспечивается установлением и реализацией связей между их элементами.

Под связью понимается перемещение и/или преобразование вещества, энергии, информации. Наличие зависимости между элементами так же трактуется как связь между ними. Если поведение элементов независимо, то связь между ними отсутствует.

Всякая система функционирует в среде. Среда – совокупность объектов (процессов, явлений, предметов, параметров), воздействующих на систему, но не подконтрольных ей. В процессе исследования граница между системой и средой может существенно меняться. Уточнение представлений о системе влечет за собой уточнение представлений о среде. Иногда выделяют внешнюю или внутреннюю среду в соответствии с тем, параметры каких объектов (внешних по отношению к системе или внутренних элементов, соответственно) рассматриваются как неконтролируемые.

Выделяются внутренние и внешние связи. ^ Внутренние связи – это действия или взаимодействия элементов. Внешние связи – это взаимодействие системы с другими системами, воздействия системы на среду, воздействие среды на систему. В связи с этим в системе выделяются элементы, функция которых состоит в восприятии воздействий среды; эти элементы называются входами. Вещество, энергия, информация поступающие на вход системы – входные воздействия.

Элементы системы, реализующие выходные воздействия – выходы системы. Вещество, энергия, информация поступающие из системы в среду – выходные воздействия.

Система, в отличие от просто совокупности, объединения такой объект свойства которого не сводятся без остатка к свойствам составляющих его элементов. Причина того, что свойство системы не равно сумме свойств составляющих ее элементов, заключается в наличие определенной структуры связей между элементами.

Важнейшими характеристиками системы являются ее структура и функция.

Под структурой системы понимается состав элементов и постоянные связи между ними. Структура материальных объектов всегда относительно постоянна, устойчива во времени. Устойчивость – характерная особенность структуры вообще, поэтому понятие структуры включает в себя не все взаимодействия элементов, а только устойчивые во времени.

Под функцией системы понимается назначение, то ради чего система существует. Функция играет роль системообразующего фактора.

Функцию не следует путать с целью системы. Цель системы можно определить как ее определенное желаемое состояние или искомые значения ее параметров

Любая система выступает как единство функции и структуры. В процессе развития происходят изменения в системе и среде, что ведет к изменениям функции и структуры системы, в результате чего их согласованность может быть нарушена, при этом работоспособность системы снижается.

Основные понятия теории систем: классификация систем

Классификацией называется разбиение на классы по наиболее существенным признакам. Под классом понимается совокупность объектов, обладающих некоторыми признаками общности. Признак (или совокупность признаков) является основанием (критерием) классификации.

Система может быть охарактеризована одним или несколькими признаками и соответственно ей может быть найдено место в различных классификациях, каждая из которых может быть полезной при выборе методологии исследования. Обычно цель классификации ограничить выбор подходов к отображению систем, выработать язык описания, подходящий для соответствующего класса.

По содержанию различают реальные (материальные), объективно существующие, и абстрактные (концептуальные, идеальные), являющиеся продуктом мышления.

Реальные системы делятся на естественные (природные системы) и искусственные (антропогенные).

Естественные системы: системы неживой (физические, химические) и живой (биологические) природы.

Искусственные системы: создаются человечеством для своих нужд или образуются в результате целенаправленных усилий.

Искусственные делятся на технические (технико-экономические) и социальные (общественные).

Техническая система спроектирована и изготовлена человеком в определенных целях.

К социальным системам относятся различные системы человеческого общества.

Выделение систем, состоящих из одних только технических устройств почти всегда условно, поскольку они не способны вырабатывать свое состояние. Эти системы выступают как части более крупных, включающих людей — организационно- технических систем.

Основные понятия теории систем: сложные системы

Простые и сложные организованные и сложные неорганизованные системы

Живые системы являются сложными организованными, в то время как неживые системы проявляют свойства либо простых организованных, либо сложных неорганизованных систем. Согласно теории Рапопорта и Хорвата, которые внесли ясность в понимание данного вопроса, простые организованные системы образованы последовательным соединением компонентов, действия которых заданы “линейно-временной последовательностью, так что каждое действие зависит от предыдущего. В цепочке причинных связей не должно содержаться замкнутых циклов”. Сложность в данном типе систем определяется главным образом характером взаимодействий, которые следует учитывать при числе компонентов, большем трех.

В противоположность простым организованным системам известны хаотичные, или неорганизованные, сложные системы. Например, поведение газа определяется случайным взаимодействием огромного, но конечного числа молекул. Суммарный результат такого взаимодействия определяется с помощью законов статистической механики и теории вероятностей. Свойства сложных неорганизованных систем описываются параметрами вероятностного распределения на бесконечном множестве событии.

Поведение живых систем не может быть объяснено ни законами динамики, основанными на изучении общих свойств компонентов системы, ни вероятностным результатом бесконечного числа взаимодействий, как это имеет место в отношении соответственно простых организованных и сложных неорганизованных систем. Живые системы обычно проявляют признак так называемых сложных организованных систем. Указанный тип систем обладает следующими свойствами:

1. В отличие от сложных неорганизованных систем, где число компонентов может быть бесконечным, данные системы состоят из конечного числа компонентов.

2. Деление системы на составные части можно осуществлять до тех пор, пока вся система не распадется на “неделимые целые”, или “неделимые единицы”.

3. Наряду со свойствами, обусловленными составными частями системы, последняя обладает своими собственными свойствами. Вся система есть нечто большее, нежели просто суммаее частей.

Основные понятия теории систем: свойства систем.

Свойства систем: эмерджентность, устойчивость, равновесие, самоорганизация, открытость и замкнутость, динамика, разнообразие, организованность, диффузность, структуризация.

Эмерджентность - несводимость свойств системы к свойствам элементов. Эмерджентность - наличие у системы таких свойств, которых нет у ее отдельных элементов. Закон совокупных свойств системы, или закон эмерджентности - свойства системы не сводятся к свойствам ее элементов, а являются результатом их интеграции.

Устойчивость системы - способность ее возвращаться в состояние равновесия, которое является наиболее благоприятным для выполнения системой функций после воздействия на систему каких-либо внешних факторов.

Равновесие — способность системы возвращаться в первоначальное состояние, компенсируя возмущающее воздействие среды.

Самоорганизация – свойство системы выраженное в способности системы к адаптации к изменению условий внешней среды, способность изменять структуру при взаимодействии системы со средой, сохраняя при этом свойства целостности, способность формировать варианты поведения и выбирать из них лучшие.

Открытость - отсутствие полной изолированности от окружающей среды и наличие степеней свободы в поведении элементов. ^ Открытая система - система, отличающаяся взаимодействием с окружающей средой, прозрачными границами и использованием ресурсов из среды.

Закрытость - полная изолированность системы от окружающей среды и жесткая детерминированность поведения элементов. ^ Закрытая система - система, которая отличается закрытостью, не имеет “входов” и “выходов”, отличается непроницаемыми границами, протеканием процессов внутри себя за счет собственных ресурсов.

Динамика, или динамизм — это состояние движения, развития, изменения системы и ее составляющих под воздействием внешних и внутренних факторов. Динамическая система представляет собой постоянно изменяющуюся систему.

Разнообразие - это число различимых состояний системы.

Закон ограничения разнообразия системы У. Р. Эшби - организованные системы отличаются ограничением разнообразия.

Диффузные системы - системы, в которых большое число переменных, нельзя установить перегородки, разграничивающие одни компоненты от других.

Структурность – свойство системы поведение которой обусловлено не столько особенностями отдельных элементов, сколько свойствами ее структуры.

Основные понятия теории систем: методы и модели описания систем

Методы описания систем классифицируются в порядке возрастания формализованности - от качественных методов, с которыми в основном и связан был первоначально системный анализ, до количественного моделирования с применением ЭВМ. Разделение методов на качественные и количественные носит, конечно, условный характер.

В качественных методах основное внимание уделяется организации постановки задачи, новому этапу ее формализации, формированию вариантов, выбору подхода к оценке вариантов, использованию опыта человека, его предпочтений, которые не всегда могут быть выражены в количественных оценках.

Количественные методы связаны с анализом вариантов, с их количественными характеристиками корректности, точности и т. п. Для постановки задачи эти методы не имеют средств, почти полностью оставляя осуществление этого этапа за человеком.

Между этими крайними классами имеются методы, которые стремятся охватить оба этапа — этап постановки задачи, разработки вариантов и этап оценки и количественного анализа вариантов,— но делают это с разной степенью формализованности.

По степени полноты модели они делятся на полные, неполные и приближенные. Полные модели идентичны объекту во времени и пространстве. Для неполного моделирования эта идентичность не сохраняется. В основе приближенного моделирования лежит подобие, при котором некоторые стороны функционирования реального объекта не моделируются совсем.

В зависимости от характера изучаемых процессов в системе виды моделирования подразделяются на детерминированные и стохастические, статические и динамические, дискретные, непрерывные и дискретно-непрерывные. Детерминированное моделирование отображает процессы, в которых предполагается отсутствие случайных воздействий. Стохастическое моделирование учитывает вероятностные процессы и события. Статическое моделирование служит для описания поведения объекта в фиксированный момент времени, а динамическое — для исследования объекта во времени. Дискретное, непрерывное и дискретно-непрерывное моделирования используются для описания процессов, имеющих изменение во времени. При этом оперируют аналоговыми, цифровыми и аналого-цифровыми моделями.

В зависимости от формы представления объекта моделирование классифицируется на мысленное и реальное. Мысленное моделирование применяется тогда, когда модели не реализуемы в заданном интервале времени либо отсутствуют условия для их физического создания (например, ситуации микромира).

Мысленное моделирование реализуется в виде наглядного, символического и математического. При наглядном моделировании на базе представлений человека о реальных объектах создаются наглядные модели, отображающие явления и процессы, протекающие в объекте. В основу гипотетического моделирования закладывается гипотеза о закономерностях протекания процесса в реальном объекте, которая отражает уровень знаний исследователя об объекте и базируется на причинно-следственных связях между входом и выходом изучаемого объекта. Этот вид моделирования используется, когда знаний об объекте недостаточно для построения формальных моделей. Аналоговое моделирование основывается на применении аналогий различных уровней. Для достаточно простых объектов наивысшим уровнем является полная аналогия. С усложнением системы используются аналогии последующих уровней, когда аналоговая модель отображает несколько либо только одну сторону функционирования объекта. Макетирование применяется, когда протекающие в реальном объекте процессы не поддаются физическому моделированию либо могут предшествовать проведению других видов моделирования. В основе построения мысленных макетов также лежат аналогии, обычно базирующиеся на причинно-следственных связях между явлениями и процессами в объекте.

Символическое моделирование представляет собой искусственный процесс создания логического объекта, который замещает реальный и выражает основные свойства его отношений с помощью определенной системы знаков и символов. В основе языкового моделирования лежит некоторый тезаурус, который образуется из набора входящих понятий, причем этот набор должен быть фиксированным. Между тезаурусом и обычным словарем имеются принципиальные различия. Тезаурус — словарь, который очищен от неоднозначности, т. е. в нем каждому слову может соответствовать лишь единственное понятие, хотя в обычном словаре одному слову может соответствовать несколько понятий. Если ввести условное обозначение отдельных понятий, т. е. знаки, а также определенные операции между этими знаками, то можно реализовать знаковое моделирование и с помощью знаков отображать набор понятий — составлять отдельные цепочки из слов и предложений. Используя операции объединения, пересечения и дополнения теории множеств, можно в отдельных символах дать описание какого-то реального объекта.

Математическое моделирование — это процесс установления соответствия данному реальному объекту некоторого математического объекта, называемого математической моделью. В принципе, для исследования характеристик процесса функционирования любой системы математическими методами, включая и машинные, должна быть обязательно проведена формализация этого процесса, т. е. построена математическая модель. Исследование математической модели позволяет получать характеристики рассматриваемого реального объекта. Вид математической модели зависит как от природы реального объекта, так и от задач исследования объекта, требуемой достоверности и точности решения задачи. Любая математическая модель, как и всякая другая, описывает реальный объект с некоторой степенью приближения. Для аналитического моделирования характерно то, что процессы функционирования элементов системы записываются в виде некоторых функциональных соотношений (алгебраических, интегро-дифференциальных, конечно-разностных и т. д.) или логических условий. Аналитическая модель исследуется следующими методами: аналитическим, когда стремятся получить в общем виде явные зависимости, связывающие искомые характеристики с начальными условиями, параметрами и переменными системы; численным, когда, не умея решать уравнений в общем виде, стремятся получить числовые результаты при конкретных начальных данных; качественным, когда, не имея решения в явном виде, можно найти некоторые свойства решения (например, оценить устойчивость решения).

Извлечение информации (англ. information extraction) - в области обработки естественного языка, это разновидность информационного поиска, при которой из неструктурированного машинно-читаемого текста (то есть электронных документов) выделяется некая структурированная информация, то есть категоризированные, семантически значимые данные по какой-либо проблеме или вопросу. Примером извлечения информации может послужить выискивание случаев деловых визитов - формально это записывается так: Нанесли Визит (Компания-Кто, Компания-Кому, Дата Визита), - из новостных лент, таких как: "Вчера, 1 апреля 2007 года, представители корпорации Пепелац Интернэшнл посетили офис компании Гравицап Продакшнз". Главная цель такого преобразования - возможность анализа изначально "хаотичной" информации с помощью стандартных методов обработки данных. Более узкой целью может служить, например, задача выявить логические закономерности в описанных в тексте событиях.

В современных информационных технологиях роль такой процедуры, как извлечение информации, всё больше возрастает - из-за стремительного увеличения количества неструктурированной (без метаданных) информации, в частности, в Интернете. Эта информация может быть сделана более структурированной посредством преобразования в реляционную форму или добавлением XML разметки. При мониторинге новостных лент с помощью интеллектуальных агентов как раз и потребуются методы извлечения информации и преобразования её в такую форму, с которой будет удобнее работать позже.

· Типичная задача извлечения информации: просканировать набор документов, написанных на естественном языке, и наполнить базу данных выделенной полезной информацией. Современные подходы извлечения информации используют методы обработки естественного языка, направленные лишь на очень ограниченный набор тем (вопросов, проблем) - часто только на одну тему.

Тексты на естественном языке могут потребовать некоего предварительного упрощения, для создания текста, который будет лучше "пониматься" компьютером.

· Распознавание именованных элементов: распознавание имён людей, названий организаций, мест, временных обозначений и некоторых типов численных выражений.

· Ссылки: выделение словесных оборотов, ссылающихся на один и тот же объект. Типичный случай таких ссылок - анафора и использование местоимений.

· Выделение терминологии: нахождение для данного текста ключевых слов.

Один из самых важных элементов набора протоколов TCP/IP — самостоятельная система адресации. IP-адреса делают возможным обмен информацией между компьютерами, работающими под управлением различных ОС и на разных платформах, обеспечивая уникальными идентификаторами сами компьютеры и сети, в которые они включены. Понимание принципов построения и присвоения IP-адресов составляет существенную часть администрирования сети TCP/IP.

IP-адресом называется 32-битовая величина, содержащая идентификаторы сети и хоста. Адрес записывается в виде четырех десятичных чисел от 0 до 255, разделенных точками, например, 192.168.1.44, Такое представление называется десятично-точечной нотацией (dotted decimal notation). Каждое из четырех чисел является эквивалентом 8-битового двоичного значения. Например, двоичное число 1010101С соответствует десятичному 170. Чтобы должным образом разобраться в некоторых понятиях IP-адресации, важно помнить, что у десятичных чисел есть двоичные эквиваленты.

Поскольку стек ТСР/IР изначально создавался для глобальной сети Internet он имеет много особенностей, дающих ему преимущество перед другими протоколами, когда речь заходит о построении сетей, включающих глобальные связи. В частности, очень полезным свойством, делающим возможным применение этого протокола в больших сетях, является его способность фрагментировать пакеты. Действительно, большая составная сеть часто состоит из сетей, построенных на совершенно разных принципах. В каждой из этих сетей может быть установлена собственная величина максимальной длины единицы передаваемых данных (кадра). В таком случае при переходе из одной сети, имеющей большую максимальную длину, в сеть с меньшей максимальной длиной может возникнуть необходимость деления передаваемого кадра на несколько частей. Протокол IP стека ТСР/IР эффективно решает эту задачу.

Другой особенностью технологии ТСР/IР является гибкая система адресации, позволяющая более просто по сравнению с другими протоколами аналогичного назначения включать в интерсеть сети других технологий. Это свойство также способствует применению стека ТСР/IР для построения больших гетерогенных сетей.

В стеке ТСР/IР очень экономно используются возможности широковещательных рассылок. Это свойство совершенно необходимо при работе на медленных каналах связи, характерных для территориальных сетей.

Модели бизнес-процессов описывают последовательное во времени и пространстве преобразование материальных (материальные, финансовые и трудовые ресурсы) и информационных потоков компании в готовый продукт, работу или услугу для внешнего потребителя. Бизнес-процессы принято делить на три категории:

основные процессы - создают ценности для внешних потребителей в виде готовой продукции, выполненных работ или оказанных услуг, которые приносят доход компании,

вспомогательные процессы - обеспечивают основные процессы ресурсами, создают условия для их реализации;

управляющие процессы - поддерживают функции управления деятельностью компании.

Процессные модели имеют различную степень подробности, допускают декомпозицию: на верхнем уровне представлены все процессы в укрупненном представлении, на нижнем уровне раскрывается технология выполнения различных операций, входящих в состав бизнес-процессов. Для представления моделей бизнес-процессов используются различные нотации. Наиболее распространен вариант нотации моделей бизнес-процессов - стандарты IDEF (Integration Definition for Function Modeling) – нотация описания бизнес-процессов, основанные на методологии SADT (Structured Analysis and Design Technique, технология структурного анализа и проектирования), EPC (Event Driven Process Chain, цепочка действий, управляемых событиями).

Гибкость, способность к адаптации и дальнейшему развитию подразумевает возможность приспособления информационной системы к новым условиям, новым потребностям предприятия.

Надежность информационной системы подразумевает ее функционирование без искажения информации, потери данных по «техническим причинам».

Система является эффективной, если с учетом выделенных ей ресурсов она позволяет решать возложенные на нее задачи в минимальные сроки. В любом случае оценка эффективности будет производиться заказчиком, исходя из вложенных в разработку средств и соответствия представленной информационной системы его ожиданиям.

Под безопасностью, прежде всего, подразумевается свойство системы, в силу которого посторонние лица не имеют доступа к информационным ресурсам организации, кроме тех, которые для них предназначены.

Обычно Веб-приложения создаются как приложения в архитектуре "клиент-сервер", но серверная часть имеет различные архитектурные решения.

отсутствие необходимости использовать дополнительное ПО на стороне клиента – это позволяет автоматически реализовать клиентскую часть на всех платформах;

возможность подключения практически неограниченного количества клиентов;

благодаря единственному месту хранения данных и наличия системы управления базами данных обеспечиваются минимальные требования для поддержания целостности данных;

доступность при работоспособности сервера и каналов связи;

недоступность при отсутствии работоспособности сервера или каналов связи;

достаточно низкая скорость Веб сервера и каналов передачи данных;

относительно объема данных – архитектура Веб систем не имеет существенных ограничений.

Основные понятия теории систем: понятие системы

Система - объект или процесс, в котором элементы-участники связаны некоторыми связями и отношениями.

Подсистема - часть системы с некоторыми связями и отношениями.

Под системой понимают упорядоченную совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов.

Важнейшими характеристиками системы являются ее структура и функция.

Основные понятия теории систем: классификация систем

Реальные системы делятся на естественные (природные системы) и искусственные (антропогенные).

Естественные системы: системы неживой (физические, химические) и живой (биологические) природы.

Искусственные делятся на технические (технико-экономические) и социальные (общественные).

Техническая система спроектирована и изготовлена человеком в определенных целях.

К социальным системам относятся различные системы человеческого общества.

Основные понятия теории систем: сложные системы

Простые и сложные организованные и сложные неорганизованные системы

Основные понятия теории систем: свойства систем.

Разнообразие - это число различимых состояний системы.

Структурность – свойство системы поведение которой обусловлено не столько особенностями отдельных элементов,

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: