2.2.4 Цепочка, петля, сеть. Общий случай обратной связи

Рассмотрим систему взаимодействующих друг с другом объектов. Самым общим случаем является взаимодействие любого объекта с любым (полная связность – см. рис.):

В целом, такая ситуация является весьма редкой. Обычно количество связей между элементами существенно меньше, чем максимально возможное – см. пример:

Изучим изображенную схему более внимательно. На ней выделяются следующие образования:

Цепочки (начало и конец в разных ячейках) 1–3–2–4; 3–1–4 и др.

Петли (начало и конец в одной ячейке) 1-3-2-1, 1-4-2-1, 1-3-1, 2-4-2

Петля является обобщением обратной связи: в петле выходы объекта А через ряд промежуточных объектов воздействуют на входы объекта А .

Таким образом, цепочка соответствует прямой связи, петля – обратной.

Цепочки бывают двух видов.

Первый вид – мы оканчиваем цепочку в объекте M, из которого по стрелкам можно двигаться дальше, но для решения наших задач этого не требуется. Второй вид – цепочка оканчивается в так называемом финишном (оконечном) объекте, и двигаться из него дальше некуда. Такой пример получается на нашей схеме, если связь 2–4 сделать односторонней - тогда 4 - оконечный объект:

Общий случай комбинации цепочек и петель называется сетью. Сеть является наиболее общей структурой, описывающей взаимодействие объектов. Признак сети: по стрелкам (без учёта их направленности) можно попасть из любого объекта в любой.

Сетевая структура взаимодействия объектов весьма распространена. Практически любой сложный объект имеет сетевую структуру с петлями, нередко многочисленными. Отсюда следует, что обратная связь типична для систем самой различной природы. Необходимо уметь выделять и строить сетевую структуру (обычно в виде ячеек-объектов и стрелок-связей между ними), исследовать её, использовать для регулирования и управления.

Система из двух объектов может иметь два следующих вида:

; . Они соответствуют цепочке 1-2 и петле 1-2-1.

Отметим, что структура системой не является (здесь нет связности, см. определение системы в п.2.2.5).

Простейший вид сети – линейная однонаправленная:

В ряде предметных областей петли называют циклами (например, в программировании).

2.2.5 Понятие кибернетической системы

Системой называется набор связанных друг с другом объектов, причём этот набор обладает свойством (функцией), которым не обладают объекты в отдельности

Главное в определении системы – у неё есть новая функция, способность делать что-то новое.

От системы требуется свойство связности: от любого объекта системы к любому можно перейти по цепочке связей.

Как уже было показано в п.2.2.4, система имеет удобное графическое описание в виде ячеек (объектов) и соединяющих их стрелок или линий (связей). При рассмотрении графического описания конкретной системы всегда надо знать, что понимается под объектом и что под связями. Нередко в системе могут присутствовать объекты разного типа и разные виды связей. Они могут обозначаться разными видами ячеек и стрелок.

Практически все вокруг нас может трактоваться как система. Важна, каким новым свойством обладает эта система по отношению к свойствам составляющих её объектов.

Понятие кибернетической системы относится к типу определений, который мы ещё не использовали. Она определяется не через более простое и не через перечисление, а через фиксацию важного для нас аспекта: Поэтому этот тип определения называется аспектным.

Кибернетическая система – это система, которая рассматривается как совокупность взаимодействующих модулей, и где особое внимание уделяется выработке и реализации управления

Другими словами, определение кибернетической системы – это точка зрения, это внимание к определённым особенностям системы.

Графическим изображением кибернетической системы, также как и просто системы, является сеть из ячеек и соединяющих их линий (стрелок). При этом полезно сразу выделять элементы, где вырабатывается управление и куда оно передается. Пример графического вида кибернетической системы изображен на рисунке. Здесь жирными стрелками помечено управление. В затенённых ячейках происходит выработка управлений. Нежирные стрелки

означают передачу результатов работы, а также входы/выходы.

Рассмотрим более аккуратно набор понятий: элемент, объект, система. В первую очередь подчеркнем их относительность: мы сами выбираем, что считать элементом, объектом, системой. Например, два или более объекта можно трактовать как один; или, наоборот, одну систему можем начать рассматривать как несколько.

Понятие объекта считается «свободным», так принято называть всё, на чем полезно останавливать своё внимание.

Элемент – это то, что вам не нужно делить на части в данном рассмотрении. Это может стать не так на новой стадии рассмотрения.

Аналогично мы сами определяем, что считать входами и выходами, естественно, при условии, что это соответствует их определениям. Напомним, что это должны быть «воздействия на объект» или «воздействия от объекта».

Как было показано в гл.1, для выработки управления всегда необходима информация. Это жестко связывает кибернетическую систему с передачей и переработкой данных, сведений, сигналов. В этом смысле говорят, что кибернетическая система всегда имеет информационный аспект, и он обычно является весьма существенным при её рассмотрении.