Geum.ru

Методическое пособие москва 2007 министерство образования российской федерации федеральное агенство по образованию

Вид материалаМетодическое пособие
5. Система, как сложный объект
5.1. Связь структуры с субстанцией
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   19

5. Система, как сложный объект


Процедуры декомпозиции и классификации возможны только для сложно организованных систем.

Любой предмет или явление, в которых можно разумно выделить составные части, мы будем называть сложным объектом.

Составные части соотносятся. Свойства сложного объекта зависят и от типа составных частей, и от типа связей. Следовательно, одной из очень важных характеристик сложного объекта является схема связей или отношений между его составными частями. Эту схему или сеть связей между составными частями сложного объекта будем называть структурой; составные части (которые уже далее не дробятся) - элементами. Сложный объект, обладающий свойством целостности (эмерджентности) называют системой. Целостность системы проявляется в том, что она обладает свойствами, не присущими не одной из ее компонент в отдельности. «Один, даже очень важный, не может перетащить простое бревно, не то, что построить дом многоэтажный» (В.Маяковский). Ни одна из компонент компьютера в отдельности не может служить устройством для переработки информации.

Элементы системы, как правило, физически измеримы. Поэтому введём ещё одно понятие - субстанция. Это то конкретное материальное, во что воплощены элементы сложного объекта. Субстанцией может быть и строительный материал, и цепочка букв на бумаге.

Конечно, связи между элементами также могут быть представлены вполне ощутимой субстанцией, например, клей, гвозди или шарниры между составными частями механической системы. Однако даже в этом случае общее количество субстанции, содержащейся в шарнирах, несравнимо меньше количества субстанции, содержащейся в частях объекта. Поэтому нередко с достаточным основанием субстанцией связей можно пренебрегать и анализировать структуру как «схему отношений».

Для максимально полного представления о системе нужно иметь как можно больше сведений о субстанции элементов и о структуре связей и даже о субстанции самой структуры.

Часто возможно и даже необходимо пренебречь субстанцией не только связей, но и самих элементов, не учитывать тех индивидуальных свойств, которыми они обладают как самостоятельные объекты. При этом возникает невольный вопрос: как различать после этого элементы системы, если они лишены индивидуальности.

Оказывается, что различия между соотносящимися элементами, лишёнными субстанции, можно выразить в структурных координатных терминах, приписав им таким образом "личные имена".

При таком подходе от системы (исходного сложного объекта) по существу остаётся лишь абстрактная "структурная тень", где даже элементы - всего лишь пучки связей, узлы - места пересечения отношений. Если мы установим для элементов номера - различители вместо "личных имён", то это и будет предел схематизации.

Такой подход не является чем-то новым и неожиданным. Примеры такой предельной схематизации даёт теория графов. (Возможно, в этом кроется часть её привлекательности - в силу того, что такая гомогенная по составу структура легче воспринимается сознанием, как целостное образование).

5.1. Связь структуры с субстанцией


Может показаться, что если вместо изучения свойств системы заняться рассмотрением лишь её структурной схемы, где даже сами элементы - лишь "пучки связей", то мы уйдём от реальности, от материи. Однако это далеко не так. На самом деле:
  1. Только от структуры объекта зависит очень многое. Вспомним хотя бы многообразие химических соединений с одной и той же брутто-формулой (одинаковые числа входящих в молекулу вещества атомов различных химических элементов). Это многообразие достигается исключительно за счёт разных структур связи в наборе одних и тех же атомов.
  2. При анализе структурных особенностей системы мы отвлекаемся от субстанции (и даже от её физической природы). Например, большинству электротехников нет дела до того, из чего же составлен электрон - если он из "этого" "составлен", а не имеет внутреннюю природу, выходящую за пределы наших нынешних представлений. Многие внешне НЕ похожие системы в этом плане имеют немало общих черт, от которых зависят многие свойства этих систем. Например, изучение нейронов нервной системы улитки (128 штук нейронов) при всей ее непохожести на нервную систему человека позволяет установить некоторые важные особенности поведения человека (у которого нервная система включает десятки миллиардов нейронов).
  3. Отвлечение от субстантных свойств элементов и связей системы и описание системы исключительно в структурных терминах, не означает, что мы полностью лишаемся возможности иметь информацию и о субстанции системы. Ведь каждый субстанциальный элемент системы, в свою очередь, всегда может быть дополнительно рассмотрен как самостоятельный сложный объект. И поскольку многие его свойства тоже зависят от присущих ему структурных особенностей, то это значит, что чисто индивидуальные особенности элемента как субстантной единицы также могут быть отдельно сформулированы в терминах своеобразия его структуры.

Так, поначалу атомы были открыты Демокритом чисто умозрительно, как мельчайшая неделимая единица вещества (то есть умозрительно, структурно, отвлекаясь от природы элементов системы) и лишь через несколько тысячелетий удалось глубже структурировать их и познать более сложную природу.

"Всестороннее системное исследование" в первом приближении означает, что необходимо разработать достаточно информативные (для поставленной задачи) списки:
  • аспектов или ракурсов рассмотрения систем и способов оформления результатов этого рассмотрения (нотации описания систем),
  • критериев оценки полезности систем,
  • оснований декомпозиции (членения) систем,
  • способов выполнения функций системы,
  • целей конструирования или исследования систем.

Так, при проектировании автоматизированных систем (АС) объект автоматизации, как систему, рассматривают с точки зрения его формы собственности, видов выполняемой деятельности (производственная, организационная, научная, испытательная и пр.), типа производства, уровня автоматизации и информатизации, выделяют центральный рабочий процесс и обеспечивающие процессы. Выявляют возможные целевые эффекты от разработки АС – экономический, социальный, технический. Выбирают основные принципы декомпозиции системы – организационный (административный), информационный, технологический, функциональный, технический, программно-целевой. Рассматривают сочетание возможных способов выполнения функций системы в ручном, автоматическом, автоматизированном режимах. Выявляют пути исследования системы с точки зрения выявления требований пользователей АС и разработки вариантов концепций АС.

При анализе существующих и разработке будущих систем (проектировании) важно помнить о том, что во внешней среде они выступают как многоаспектные, то есть должны удовлетворять таким требованиям, как юридические, технические, экономические, информационные, организационные. В этой связи разрабатывают соответствующие специфицированные структуры системы. В связи с этим надо учитывать, что:

а) "Структура - это закономерные устойчивые связи между элементами системы, отражающие взаимное пространственное и повременное расположение элементов. Именно структура делает систему качественно определённым целым, так как предполагает взаимодействие элементов друг с другом по-разному.

б) Структура является важнейшей характеристикой системы, так как при одном и том же составе элементов, но при различном взаимодействии между ними меняется и назначение системы, и её возможности".

в) Процесс развития представляет собой целостность, обладающую строением. Законы строения целостности определяют строение каждого частного процесса. Структурой ведь принято называть не то, что складывается из частей, а то, что само определяет судьбу каждой части.


Структурные взаимосвязи в системах, как правило определяются теми функциями, которые выполняет каждый из компонентов системы. Например, общий отдел организации выполняет функции приема корреспонденции и передачи ее в исполнительные подразделения. Во исполнение функции отчетности исполнительные подразделения передают документацию в административные подразделения.

Функция - это внешнее проявление свойств объекта в данной системе отношений, определённый способ взаимодействия объекта с окружающей средой. Функции проявляются в форме действий и отражают возможности системы.

Итак, система представляется и как структура, и как определенная функция (набор функций).

Более того, оптимально адаптированная система наилучшим из возможных способов соответствует выполняемой функции (набору функций). Мы привыкли изучать видимую оболочку системы - в первую очередь ее структуру, хотя основным является поддерживаемый системой процесс, выполняемая ею основная функция. Более того, с точки зрения роли системы относительно ее надсистемы, она является оболочкой выполняемой ею основной функции. В этом смысле одним из самых ярких примеров может являться жилище человека, имеющее достаточно сложную структуру: – как сложное строение, выполняющее, в частности, функцию защиты человека от неблагоприятных внешних условий, как инженерное сооружение, выполняющее функции обеспечения энергией, водой газом и т.д., как элемент социальной системы, выполняющий функции приема гостей, родственников и пр.

Другим, более полным определением системы является: «Система – это процессное единство».

И именно процессы связывают в единое целое – систему, объекты и функции системы, структуру и функциональную структуру. Пока для нас достаточно определения процесса, сети (структуры) взаимосвязанных, как выполняемых последовательно и параллельно, функций. Наиболее важным примером процесса является пример технологии, в том числе информационной технологии. Информационные технологии (ИТ) — это процессы, использующие совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта). Информационная технология является процессом, состоящим из четко регламентированных правил выполнения операций, действий, этапов разной степени сложности над данными, хранящимися в компьютерах.