4. Інженерія систем і програмного забезпечення

4.1. Складні та великі системи

Складні системи - це цілеспрямовані системи, побудовані для розв'язування багатоцільових задач і для їх опису використовують взаємопов'язаний комплекс різних моделей. До таких систем відносяться місто, корпорація з чисельністю співробітників понад 15 тис., економічна система країни, нейрофізіологічна система мозку людини тощо.

Внаслідок недостатньої інформації управління складною системою може давати непередбачені або ж небажані наслідки. Є два основних способи переведення складної системи у просту. Перший полягає у з`ясуванні причин складності, отриманні необхідної інформації та введенні її в модель системи. Другий – зміна мети системи.

Великі системи – це системи, для дослідження яких з метою управління не вистачає матеріальних ресурсів, часу, бази даних, інших засобів. Тобто великими є системи, моделювання яких ускладнено внаслідок їх розмірності. Великі системи обов'язково розглядаються як сукупність підсистем. При цьому, для їх дослідження використовують два шляхи:

а) композицію – це дослідження від елементів, підсистем до системи;

б) декомпозицію – коли нова інформація отримується зі знання системи загалом.

Великі системи. Існує ряд підходів до виділення систем за складністю та масштабами. Наприклад, для систем управління зручно користуватись класифікацією за числом (кількістю) елементів:

• малі (10-10³ елементів);

• складні (10⁴- 10⁷ елементів);

• ультраскладні (10⁸-10³⁰ елементів);

• суперсистеми (10³⁰-10²⁰⁰ елементів).

Часто розділяють поняття “великі” та “складні” системи. Так, англійський кібернетик С.Бір всі кібернетичні системи розділяє на прості та складні в залежності від способу опису: детермінованого чи теоретико-ймовірнісного. Російський кібернетик Д.І. Берг всі кібернетичні системи класифікує на прості та складні в залежності від способу опису: складну систему можна описати не менше між двома математичними мовами, наприклад за допомогою диференціальних рівнянь та методами алгебри Буля.

Раніше наводилось кілька визначень основного поняття “система”. Таким же чином пояснимо поняття “велика” та “складна” система. Складність полягає в тому, що чіткої границі між цими термінами немає. Так в теорії систем великою (складною, системою великого масштабу, Large Scale Systems) називають таку, яка складається з великої кількості взаємозв’язаних та взаємодіючих елементів та може виконувати складні функції. Однією з ознак складної системи управління є показник живучості: при відмові певної кількості елементів система продовжує виконувати свої функції, хоча і з меншою ефективністю (проста система може бути лише в двох станах: працездатності та відмови).

Велика система – це завжди сукупність матеріальних та енергетич-них ресурсів, засобів отримання, передачі та обробки інформації, людей, які приймають рішення на різних рівнях ієрархії.

Нарешті, зручно користуватись такими визначеннями:

- складна система – впорядкована множина структурно взаємо-зв’язаних та функціонально взаємодіючих різнотипних систем, які об’єднані структурно в цілісний об’єкт функціонально різнородними взаємозв’язками для досягнення заданих цілей в певних умовах;

- велика система об’єднує різнотипні складні системи.

Тоді можна повернутись до визначення системи, а саме:

- система – впорядкована множина структурно взаємозв’язаних та функціонально взаємодіючих однотипних елементів будь-якої природи, об’єднаних в цілісний об’єкт, склад та межі якого визначаються цілями системного дослідження.

Характерні особливості великих систем:

• значна кількість елементів;

• взаємозв’язок та взаємодія між елементами;

• ієрархічність структури управління;

• наявність людини в контурі управління та необхідність прийняття рішень в умовах невизначеності.