Лекция 4.(Системный анализ) Принципы изучения системы. Способы описания систем.

Темы: Принципы изучения системы. Функциональное описание.

1. Принципы изучения системы.

Методы системного анализа базируются на описаниях тех или иных фактов, явлений, процессов. При этом, любое описание, отражая наши знания, всегда остается относительным. Будем понимать под описанием некоторую совокупность сведений об изучаемом объекте (в частности, системе), которая характеризует определенную группу свойств системы, и представлена в заранее оговоренном виде. Таким образом, получить представление о той или иной позволяют ее описания. В них собираются сведения, характеризующие различные свойства системы: назначение, устройство, свойства ее элементов-подсистем, законы поведения, связь с внешней Средой и т. д.

Описание системы должно фиксировать ее различные характеристики и свойства в стандартном виде. Это позволяет быстро найти нужные сведения о системе, сравнить ее с подобными, решать ряд других задач. Важным при этом становится полнота описания и способ структуризации сведений. Для простых по устройству систем построение описаний не представляет особого труда. Но для сложных многофункциональных систем разработка описаний представляется весьма сложной задачей, т.к. для характеристики системы приходится вводить сразу несколько описаний, которые отображают определенные группы ее свойств.

При построении описаний системы используются три принципа ее изучения:

• Принцип «черного ящика». Система представляется в виде непрозрачного ящика, выделенного из окружающей среды, что отражает целостность и обособленность системы от среды. Однако ящик не изолирован от нее. Система связана со средой и с помощью этих связей воздействует на среду. Эти связи называются выходами из системы. Кроме того, система сама подвергается воздействия со стороны среды. Такие связи называются входами системы. Такое представление системы получило название «черного ящика». Оно подчеркивает, что при настоящем уровне знаний не существует возможности проникнуть внутрь системы, чтобы изучить, каковы внутренние закономерности и преобразования входа – выхода.

Так как каждая реальная система имеет множество свойств, то количество входов определяется теми способами, которыми наблюдатель может воздействовать на систему, а количество выходов — теми способами, которыми наблюдатель может регистрировать воздействие на себя. Наблюдатель должен определить конечное множество входов и выходов. В результате будет получена замкнутая система. Информация о процессах, протекающих внутри системы, накапливается путем статистического, многократного учета изменений системы на выходе, полученных от изменений на входе. Этот учет позволяет вывести закономерные взаимозависимости между изменениями выходов от изменений входов. Все это дает возможность выявить закономерности функционирования системы. Метод «черного ящика» наиболее употребителен при изучении больших и сложных систем.

• Принцип «внешнего дополнения». Основу такого подхода составляет механизм компенсации возмущений, который не удается формализовать в модели системы. Внешнее дополнение — это совокупность процедур корректировки формализованно полученного управляющего решения, а также задание экзогенных параметров в модель управления. Внешнее дополнение — это некий «черный ящик», вставленный между управляющей системой и объектом управления. Внешнее дополнение выражается в задании таблиц направленных переходов системы при достижении определенного состояния, которое не вытекает из моделей ее функционирования, но определяет ее поведение. В качестве внешнего дополнения можно использовать датчик случайных чисел. Внешнее дополнение — это система резервов, необходимых для реализации целей системы.

• П ринцип двойственного рассмотрения системы. Иерархическая организация системы характеризуется многоуровневостью, так как каждая сложная система сочетает в себе различные системы, образованные по разным структурообразующим признакам. Все эти подсистемы различаются своими целями. Иерархическое строение системы определяет двойственность при изучении и проектировании системы. Она проявляется в макроскопическом и микроскопическом подходах при исследовании объекта.

При макроскопическом подходе конкретная система рассматривается как часть метасистемы. При этом объектом изучения являются входы и выходы системы. Такой подход используется в компьютерной томографии. Это метод позволяет получить информацию о структуре какого-нибудь одного органа, но не позволяют получать информацию о функциональном состоянии организма человека в целом.

При микроскопическом подходе предметом исследования является внутренняя структура функционирования элементов данной системы. Такой подход применяется при проведении быстрой и комплексной оценки состояния здоровья человека. Это метод основа на свойствах биологически активных точек (БАТ) как объектов диагностики и терапии.

Полная характеристика системы требует ее двойственного рассмотрения. Критерий функционирования системы должен совмещать внешнюю и внутреннюю (с точки зрения данной системы) оценку ее функционирования.

Различают четыре вида описаний: функциональное, морфологическое, информационное и генетико-прогностическое.