6) Классификация систем по взаимодействию с внешней средой

На основе понятия внешней среды системы разделяются на: открытые, закрытые (замкнутые, изолированные) и комбинированные. Деление систем на открытые и закрытые связано с их характерными признаками: возможность сохранения свойств при наличии внешних воздействий. Если система нечувствительна к внешним воздействиям ее можно считать закрытой. В противном случае — открытой.

Открытой называется система, которая взаимодействует с окружающей средой. Все реальные системы являются открытыми. Открытая система связана со средой определенными коммуникациями, то есть сетью внешних связей системы.

Закрытой называется система, которая не взаимодействует со средой или взаимодействует со средой строго определенным образом. В первом случае предполагается, что система не имеет входных полюсов, а во втором, что входные полюса есть, но воздействие среды носит неизменный характер и полностью (заранее) известно.. Для закрытой системы, любой ее элемент имеет связи только с элементами самой системы.

7) Классификация систем по структуре

В зависимости от структуры и пространственно-временных свойств системы делятся на простые, сложные и большие.

Простые — системы, не имеющие разветвленных структур, состоящие из небольшого количества взаимосвязей и небольшого количества элементов. Такие элементы служат для выполнения простейших функций,

Сложные — характеризуются большим числом элементов и внутренних связей, их неоднородностью и разнокачественностью, структурным разнообразием, выполняют сложную функцию или ряд функций.

Определение N1: система называется сложной (с гносеологических позиций), если ее познание требует совместного привлечения многих моделей теорий, Модель — некоторая система, исследование которой служит средством для получения информации о другой системе. Это описание систем (математическое, вербальное и т.д.) отображающее определенную группу ее свойств.

Определение N2: систему называют сложной если в реальной действительности рельефно (существенно) проявляются признаки ее сложности. А именно:

1. структурная сложность — определяется по числу элементов системы, числу и разнообразию типов связей между ними, количеству иерархических уровней и общему числу подсистем системы. Основными типами считаются следующие виды связей: структурные (в том числе, иерархические), функциональные, каузальные (причинно-следственные), информационные, пространственно-временные;

2. сложность функционирования (поведения) — определяется характеристиками множества состояний, правилами перехода из состояния в состояние, воздействие системы на среду и среды на систему, степенью неопределенности перечисленных характеристик и правил;

3. сложность выбора поведения — в многоальтернативных ситуациях, когда выбор поведения определяется целью системы, гибкостью реакций на заранее неизвестные воздействия среды;

4. сложность развития — определяемая характеристиками эволюционных или скачкообразных процессов.

Сложные системы можно подразделить на следующие факторные подсистемы:

1. решающую, которая принимает глобальные решения во взаимодействии с внешней средой и распределяет локальные задания между всеми другим подсистемами;

2. информационную, которая обеспечивает сбор, переработку и передачу информации, необходимой для принятия глобальных решений и выполнения локальны задач;

3. управляющую для реализации глобальных решений;

4. гомеостазную, поддерживающую динамическое равновесие внутри систем и регулирующую потоки энергии и вещества в подсистемах;

5. адаптивную, накапливающую опыт в процессе обучения для улучшения структуры и функций системы.

Большой системой называют систему, ненаблюдаемую одновременно с позиции одного наблюдателя во времени или в пространстве, для которой существенен пространственный фактор, число подсистем которой очень велико, а состав разнороден.

Большая система — управляемая система, рассматриваемая как совокупность взаимосвязанных управляемых подсистем, объединенных общей целью функционирования.

Примерами больших систем могут служить: энергосистема, включающая природные источники энергии (реки, месторождения химического или ядерного горючего, солнечную и ветровую энергию), электростанции, преобразовательные подстанции, обслуживающий персонал, линии передачи энергии, потребителей энергии; производственное предприятие, куда входят источники снабжения сырьем и энергией, персонал, технологическое оборудование, средства его ремонта, техническая документация, финансы, сбыт продукции, учет и отчетность; торговая сеть, включающая поставщиков товаров, склады, торговые точки, персонал, финансы, учет и отчетность; живой организм с его системами питания, дыхания, движения, нервной и гуморальной регуляции, восстановления разрушающихся элементов (клеток) и воспроизведения дочерних организмов.

Понятие большой системы возникло как выражение системного подхода к постановке и решению задач управления, свойственного кибернетике. Оно введено не с целью классификации систем (деления их на "большие" и "небольшие"), а чтобы выделить способ рассмотрения поведения управляемых систем большого масштаба с учетом всего многообразия протекающих в них явлений. Характерные особенности больших систем: наличие выделяемых частей (управляемых подсистем), участие в системе людей, машин и природной среды, наличие материальных, энергетических и информационных связей между частями систем, а также связей между рассматриваемой и другими системами.

Теория больших систем развивается в направлении разработки следующих проблем:

1. Проблема языка, состоящая в формировании системы понятий, необходимых и достаточных для обсуждения вопросов, относящихся к большим системам, и для описания выявленных фактов и закономерностей, поскольку любое научное направление не может существовать и развиваться без языка, в терминах которого формулируются его идеи и методы.

2. Проблема модели, включающая все задачи построения идеализированных (упрощенных) моделей реальных систем, пригодных для теоретического и экспериментального изучения их свойств. Основные задачи здесь сводятся к тому, чтобы заменить реальные системы, исследовать которые невозможно вследствие их большой сложности, системами более простыми и доступными для теоретических исследований. Главная трудность состоит в том, что создаваемые модели должны быть достаточно сложными, чтобы их свойства в нужной мере соответствовали свойствам оригиналов, и в то же время настолько простыми, чтобы их можно было описать и решать нужные задачи, пользуясь составленными описаниями. Отыскание компромисса между этими противоречиями — часто очень трудная задача, которую пока удалось решить лишь для нескольких относительно узких классов систем.

3. Проблема декомпозиции — расчленения исходной системы на относительно обособленные части. Задача управления большой системы существенно упрощается, если представить ее в виде некоторого множества задач управления частями системы. При этом, однако, приходится преодолевать трудности, связанные с выбором способа декомпозиции, который обеспечивал бы необходимое упрощение процедуры решения, но не вызывал бы слишком больших погрешностей из-за отбрасывания некоторых связей при расчленении системы на части.

4. Проблема агрегирования — объединения нескольких показателей одним, сводным, с целью упрощения решения задач управления большой системы; так же как и декомпозиция, имеет целью преодоление "барьера многомерности". Она заключается в выборе такого объединения показателей, которое существенно облегчило бы решение задач управления, но не приводило бы к недопустимым ошибкам, возникающим из-за уменьшения детальности описания системы.

5. Проблема стратегии — выбора способа оценки состояния системы и среды и выработки программы управляющих воздействий, обеспечивающей наилучшее достижение целей управления. Главные трудности в формировании стратегии управления связаны с необходимостью прогнозирования изменений системы и среды, которое принципиально не может быть точным.

Система может быть и большой и сложной. Сложные системы объединяет более обширную группу систем, то есть большие — подкласс сложных систем.