КР1 (Болсунов Константин Николаевич)
.pdfВ дальнейшем описанию подвергаются характеристики вида отношений между ними.
По характеру отношений можно выделить многосвязные, иерархические, смешанные.
•информационное, позволяющее судить об уровне организации (дезорганизации) системы,
позволяет оценить организованность системы, характеризует циркулирующие в системе информационные потоки, выражает упорядоченность всей системы, выражает способность системы предсказывать своё будущее и давать перспективы развитья.
•генетико-прогностическое, которое связано с характеристикой процессов зарождения системы и эволюцией ее развития.
подобное описание позволяет проследить путь развития системы в историческом аспекте. Оно выявляет происхождение системы, отражает главные аспекты в его развитии и позволяет оценить перспективы дальнейшего его существования.
9. Почему модель рассматривается как «опосредованное описание» системы? Главная отличительная черта моделирования использование нового объекта, замещающего изучаемый объект. Поэтому моделирование определяется как метод опосредованного познания. При этом изучаемый объект(оригинал) находиться в некотором соответствии с другим объектом(моделью), способным в том или ином отношении замещать оригинал на некоторых стадиях познавательного процесса. В общетеоретическом смысле это означает “осуществление каким-либо способом отображения или воспроизведения действительности для изучения имеющихся в ней объективных закономерностей”
Любое описание на любом языке отражает только некоторые стороны явлений и никогда не является абсолютно полным, т.е. описание, отражая наши знания, всегда остается относительным.
8
10. Что считается главным в описании системы?
описание - систематизированная совокупность сведений об изучаемой системе, которая характеризует определенную группу ее свойств и представлена в заранее оговоренном виде; - способ представления системных знаний.
Главным становится - полнота описания и способ структуризации сведений.
11. Что включает функциональное описание системы?
-назначение;
-отношение к другим системам;
-контакты с внешней средой;
-направления изменений функций;
-связь воздействий с реакцией, ответом, поведением, с воздействиями на элементы
Примеры простых функций: пассивное существование; материал для существование других систем; обслуживание других систем; обслуживание систем более высокого порядка; противостояние другим системам;
12. Отобразите структуру функционального описания системы S-система, PS-подсистема, PPS-под подсистема, OC-окружающая среда
9
13.В чём состоит иерархичность функционального описания? Приведите примеры функций системы.
В наличии подчиненности и единственного пути к каждому элементу. Полное функциональное описание системы можно представить, как структуру вложенных друг в друга и иерархически построенных описаний разных уровней её рассмотрения.
14.Запишите оператор функционального описания системы. Дайте определение входящих в него параметров.
Gф = {T, X, x, Y, y, Q, q, φ},
где: X – множество значений допустимых входных воздействий; x – конкретное воздействие из Х; T – совокупность моментов времени, в которых получены данные для функц. описания; Y – множество значений ответных реакций системы(выходы); y – конкретная реакция; Q – множество возможных состояний; q – определенное состояние объекта; φ – переходная функция состояния. Составляется на сновании внешних хар-к по принципу черного ящика
15. В каких формах может представляться оператор функционального описания системы?
Полное функциональное описание системы можно представить как структуру вложенных друг в друга и иерархически построенных описаний разных уровней ее рассмотрения.
Функциональное описание может быть задано некоторым оператором Gф:
(X – множество значений допустимых входных воздействий; x – конкретное воздействие из Х; T – совокупность моментов времени, в которых получены данные для функц описания; Y – множество значений ответных реакций системы; y – конкретная реакция; Q – множество возможных состояний; q – определенное состояние объекта; φ – переходная функция состояния. Составляется на сновании внешних хар-к по принципу черного ящика)
(Интернет: Логической, интегральной, дифференциальной, интегральнодифференциальной, может входить в скалярное, векторное, матричное уравнение)
10
16.Как различаются законы внешнего и внутреннего функционирования? Законы внешнего функционирования выполняются, если все ее элементы – подсистемы также выполняют свои функции. Поэтому для системы следует различать законы внутреннего функционирования, характеризующие поведение отдельных элементов-подсистем, из которых состоит система и отражают последовательность действий при выполнении некоторых функций. Они зависят от внешних законов и внутренних процессов. Каждая подсистема сама содержит набор элементов, выполняющих свои частные функции, поэтому законы внутреннего функционирования системы одновременно являются законами внешнего функционирования для любой подсистемы этой системы - законы внешнего функционирования первого нижнего уровня. Законы внутреннего функционирования зависят от функций подсистем первого уровня, процессов, протекающих внутри системы и параметров подсистем.
17.Как определяется «глобальная целевая функция» системы?
(на всякий случай про просто целевую функцию: внешняя по отношению к системе ситуация, к осуществлению которой она стремится. VS={Vi}, где Vi - одна из целей (назначений), которую может выполнять (или выполняет)
данная система)
Формулировка единой “глобальной” целевой функции представляет сложную и неоднозначную задачу.
Глобальная цель -“выражение активности сознания: человек и социальные системы в праве формулировать цели, достижение которых, как им заведомо известно, невозможно, но к которым можно непрерывно приближаться”
Достижение глобальной цели
Возможно при выполнении ряда частных целевых функций для организма как целостной системы:
-обеспечение процессов жизнедеятельности всех органов и физиологических систем в соответствующих условиях ОС (поиск пищи, переработка ее, вывод шлаков и др.);
-Защита от отрицательных внешних воздействий (сбор информации об ОС, оценка намерений других систем, анализ возможностей для предотвращения воздействий и др.)
11
-Продолжение рода, способствующее поддержанию численности популяции и сохранению данного вида организмов и т.п.(поиск полового партнера, построение гнезда, защита детенышей от отрицательных внешних факторов – хищников, климатических угроз, голода и т.п., передача жизненно необходимых навыков и др.)
18. Что характеризует морфологическое описание? Отобразите структуру морфологического описания.
Морфологическое описание S характеризует:
-элементы и подсистемы;
-связи между элементами;
-тип структуры;
-конфигурацию
(МО позволяет судить о составе элементов-подсистем, связях и структуре системы)
Структура морфологического описания:
19. В чем заключается иерархичность морфологического описания? Запишите оператор морфологического описания системы.
Для представления об основных свойствах структуры морфологическое описание может быть дано на нескольких уровнях (причем эти уровни соответствуют уровням функционального описания), т. е. морфологическое описание также иерархично.
12
Оператор морфологического описания. Полное морфологическое описание системы можно представить как структуру вложенных друг в друга и иерархически построенных описаний разных уровней ее рассмотрения. Морфологическое описание может быть задано некоторым оператором GМ:
(PS - множество элементов (подсистем); V - множество связей; s - множество типов связей, т.е. структур; K - виды композиций.)
20. Как различают систему по составу элементов? Приведите классификацию свойств элементов.
Элементный состав, может быть гомогенным (содержать однотипные элементы), гетерогенным (содержать разнотипные элементы) и смешанным.
А) По содержанию: информационные, энергетические, вещественные, смешанные.
Б) По операциям: однотипные, близкие и разнотипные.
В) По степени свободы (в выполнении функции?): программируемые, адаптивные и инициативные.
Г) по времени действия: регулярные, непрерывные, нерегулярные, смешанные.
21. Определите понятие "отношение между элементами в системе". Перечислите виды отношений между элементами в системе.
Отношение–характеризует взаимозависимость двух или более объектов либо явлений абстрактного или конкретного типов.
Отношения могут быть: рефлексивными, симметричными и транзитивными.
Если выполняются все три свойства, такое отношение определяется как отношение эквивалентности.
Основные виды отношений
•подобие-отношение сходства;
•аналогия-соответствие существующих признаков, свойств, структур, функций; является одним из наиболее простых типов тождества; используется, как правило, на ранних этапах исследования
13
•гомоморфизм-каждую часть (и отношение) в S1 можно отобразить на некоторую часть в S2;
•изоморфизм - каждой части (и отношению) в S1 можно поставить в соответствие некоторую часть (и отношение) в S2; является наиболее сильной формой отношения типа тождества, используемой в процедуре моделирования, является изоморфизм
•связь-отношение, при котором определенные выходы элемента (системы) одновременно являются входами какого-либо элемента (системы).
22.Дайте определение понятий «изоморфизма» и «гомоморфизма». Гомоморфизм - каждую часть (и отношение) в S1 можно отобразить на некоторую часть в S2; является менее сильной формой тождества – гомоморфизм, т.е. не одно-однозначное соответствие между множествами
Например, для объектов А и В, состоящих в гомоморфном отношении, множество А' может быть включено в множество В', которое само по себе является более емким, в него включены элементы и связи, которых нет в объекте А (рис. 3.6, б). Объект В может отображать в себе много других объектов, из которых объект А - один из возможных.
Изоморфизм - каждой части (и отношению) в S1 можно поставить в соответствие некоторую часть (и отношение) в S2; является наиболее сильной формой отношения типа тождества, используемой в процедуре моделирования, является изоморфизм. Отношение изоморфизма, используемое в процедуре моделирования, обеспечивает построение модели на любом уровне процесса познания. Главное преимущество, которое получает исследователь при установлении отношения изоморфизма, заключается в том, что в таком случае моделирование позволяет проводить количественные исследования.
ПРИМЕР: Пусть существуют некоторые объекты А и В (рис. 3.6, а). Объект А отображается в абстрактное множество А' (например, А' – перечисляемое множество элементов и связей объекта А), а В - соответственно в В'. В таком случае, если А' и В' изоморфны друг другу (существует полное совпадение множеств А' и В'), то А по отношению к В (или наоборот) может выполнять функции ее модели. Примером такого отношения может служить система гидропроводников и адекватная ей электрическая цепь.
14
23. Какое отношение между элементами в системе определено как «связь»? Дайте характеристику связей в системе.
связь-отношение, при котором определенные выходы элемента (системы) одновременно являются входами какого-либо элемента (системы).
Связь определяют как ограничение свободы элемента, их оценивают по:
-содержанию: как информационные, энергетические, вещественные и смешанные;
-силе: слабые и сильные (иногда даже предпринимаются попытки ввести “шкалу” силы связей);
-характеру (или виду): подчинения, порождения, равноправия (или безразличности), управления;
-направленности: прямые, обратные и нейтральные.
Качество связи между элементами можно оценить пропускной способностью и надежностью связей.
Прямая связь-направленность связи совпадает с направлением развития функции.
Обратная связь-направленность связи противоположна направлению развития функции
24. Как различают прямую и обратную связи?
Прямая связь-направленность связи совпадает с направлением развития функции.
Обратная связь-направленность связи противоположна направлению развития функции
Особо выделим прямые и обратные связи. Прямые связи предназначены для передачи вещества, энергии, информации или их комбинаций от одного элемента к другому в соответствии с последовательностью выполнения функций элементами, приводящей к достижению целевой функции системы. Обратные связи, в основном, выполняют контролирующую функцию для обеспечения качества управления процессами; их направленность противоположна направлению выполнения функции. Из теории управления известно, что прямые связи повышают чувствительность систем к внешним воздействиям, в то время как обратные связи повышают ее
15
устойчивость к шумам и помехам. Оптимальное сочетание тех и других связей позволяет сохранять высокое качество функционирования.
25. В чем смысл выделения подсистем в системе?
Разбиение системы на элементы и выделение подсистем упрощает исследование всей системы и, следовательно, упрощает ее формальное описание. Покажем это на простом примере.
При количестве элементов n = 20 полное число связей между элементами равно n(n-1)=380, а число состояний системы характеризуется числом 2380. Если эта система расчленена на k=4 подсистемы (или компонента) из n' = 5 элементов в каждой, то возможное количество связей внутри каждой из подсистем равно n(n'-1)=20 и для всех k подсистем n'(n'-1)k=80. Число связей между подсистемами равно k(k-1) = 12. Таким образом, возможное число состояний системы из n=20 элементов составит уже число 292 вместо 2380 (!).
В реальных системах количество элементов значительно больше. Так количество элементов, входящих в структуру многих технических систем, может достигать десятков тысяч, а в такой биологической системе как мозг человека имеется ~1014 нейронов, описать такую систему очень сложно.
Выходом из этого положения может быть выделение в системах ее частей
– подсистем и компонентов. Подсистемы - это достаточно обособленные независимые части системы, обладающие всеми свойствами, присущими системе, и, в частности, выполняющие некоторую частную функцию, на достижение которой они ориентированы. Если же части системы не обладают такими свойствами, а представляют собой просто совокупность однородных элементов, то такие части принято называть компонентами.
26. Дайте определение понятий "эффекторная подсистема", "рецепторная подсистема"?
Эффекторные подсистемы – системы, способные преобразовывать управляющие воздействия и воздействовать веществам, энергией или информацией на другие подсистемы, соседние системы и ОС.
Рецепторные подсистемы – системы, способные преобразовывать внешние воздействия в информационные сигналы.
16
27. Дайте определение понятий "рефлексивная подсистема". Что такое "лидирующая подсистема"?
Рефлексивные подсистемы – системы, способные воспроизводить внутри себя процессы воздействия на информационном уровне.
При определении степени влияния одних подсистем на другие большое значение приобретает понятие “лидер”. Лидирующей подсистемой является та, которая, не имея детерминированного влияния со стороны какой-либо подсистемы, управляет большей частью других подсистем. Чаще всего такую лидирующую функцию выполняют рефлексивные подсистемы.
В системах возможны формальные (назначенные в соответствии с выполняемой функцией) и неформальные лидеры. Возможен вариант разделения функций управления (лидерских функций), когда некоторые свойства системы управляются со стороны одной из подсистем, а другие свойства – со стороны других подсистем. В этом случае лидирующая подсистема включает несколько относительно независимых подсистем, т.е. обладающих определенной автономией при выборе ответных реакций на внешние воздействия, и одну, которая координирует их работу. Примерами такого построения могут служить:
-кабинет министров, который возглавляется премьер-министром и включает министров, имеющих свои полномочия и управленческий аппарат;
-центральная нервная система организма человека, в которой выделяют головной и спинной мозг, а также периферические управляющие отделы – зрительный анализатор, кора надпочечников и др.
28.Дайте определение понятия "структура системы". Дайте характеристику способов изображения структуры системы. Какие типы структур Вы знаете?
Структура отражает множество всевозможных отношений (связей) между элементами внутри данной системы, взаиморасположение составных частей системы, ее устройство (строение). Иными словами,
структура характеризует внутреннюю организацию системы, определяется набором элементов и отношений системы. При этом структура сложных систем может включать не все элементы и связи между ними, а лишь наиболее существенные. Структурные свойства систем определяются характером и устойчивостью отношений между элементами.
По характеру отношений (по построению) можно выделить многосвязные,
17