41. Предмет и методы теории систем. Роль теории систем в решении проблем прикладной информатики.

Предмет теории систем - системы произвольной природы

Общепринятого определения системы нет и (по всей видимости) не может существовать. Имеющиеся определения отличаются степенью общности и границами применимости. Понятие системы происходит от древнегреческого корня, обозначающего сочетание, организм, организацию, союз; подразумевало порядок, присущий именуемому явлению.

• Вербальные определения

  • Берталанфи: комплекс элементов, находящихся во взаимодействии

  • Холл, Фейджин: множество объектов вместе с отношениями между объектами и между их атрибутами

  • Получившее наибольшее распространение: совокупность взаимосвязанных и целесообразно взаимодействующих элементов

• Формальные определения:

  • {X, Q}, где X - множество переменных, Q - множество отношений между переменными

Методы теории систем:

• Системный анализ

Цель - установление структуры системы

Опирается на:

• абстрактно-логические методы: индукция, дедукция, анализ, метод чёрного ящика, метод аналогий;

• математические методы: корреляционный, дисперсионный, регрессионный, факторный анализ;

• машинная имитация

• Математическое моделирование

Цель - создание объекта, подобного исследуемой системе, для:

• проверки полноты знаний об объекте;

• получения нового знания об объекте с помощью более простой для исследования модели;

• предсказания поведения объекта;

• управления объектом.

• Синтез систем

Состоит в создании систем с наперёд заданными свойствами на основе знания об исследованной системе

Опирается на:

• расчётно-конструктивный метод

• исследование операций;

• вариационное исчисление;

• оптимальное управление;

• теорию решения изобретательских задач

Роль теории систем:

1) Прикладная информатика – наука о манипулировании данными, а для манипулирования они должны быть представлены, описаны. Для такого представления нужны некоторые формальные средства, формальные языки, чем занимается теория формальных систем, которая и является составной частью теории систем.

2) С помощью теории систем можно оценить, пригодна ли модель для описания какой-либо системы.

3) Процедура системного анализа используется при построении информационных систем, т.к. в основе любой ИС лежит модель, которая разрабатывается именно с помощью системного анализа.

42. Определения системы. Виды систем и их свойства

Общепринятого определения системы нет и (по всей видимости) не может существовать. Имеющиеся определения отличаются степенью общности и границами применимости. Понятие системы происходит от древнегреческого корня, обозначающего сочетание, организм, организацию, союз; подразумевало порядок, присущий именуемому явлению.

• Вербальные определения

  • Берталанфи: комплекс элементов, находящихся во взаимодействии

  • Холл, Фейджин: множество объектов вместе с отношениями между объектами и между их атрибутами

  • Получившее наибольшее распространение: совокупность взаимосвязанных и целесообразно взаимодействующих элементов

• Формальные определения:

  • {X, Q}, где X - множество переменных, Q - множество отношений между переменными

Систе́ма— множество взаимосвязанных объектов, организованных некоторым образом в единое целое и противопоставляемое среде. Система в системном анализе — совокупность сущностей (объектов) и связей между ними, выделенных из среды на определённое время и с определённой целью. Любой неэлементарный объект можно рассмотреть как подсистему целого (к которому рассматриваемый объект относится), выделив в нём отдельные части и определив взаимодействия этих частей, служащих какой-либо функции.

Ранги систем Подсистема — система, являющаяся частью другой системы. Надсистема — более крупная система, частью которой является рассматриваемая система.

Классификация систем.

1. По отношению ко времени: статические – рассматриваемые без учёта фактора времени, динамические – представляющие поведение реального объекта во времени (напр. сельскохозяйственное предприятие, стиральная машина, Солнечная система).

2. По отношению к среде: закрытые – рассматриваемые без учёта взаимодействия со средой (не имеют входных переменных). Изолированные системы, у которых отсутствует какой-либо обмен энергией, веществом и информацией с окружающей средой. Закрытые системы делятся на замкнутые и изолированные. Замкнутые системы — обмениваются только энергией но не обмениваются веществом, а в изолированных любой обмен исключен.Открытые – рассматриваемые во взаимодействии со средой. В отличие от закрытых, обмениваются энергией, веществом и информацией с окружающей средой.

3. По обусловленности поведения: детерминированные – системы, состояние которых при заданных значениях входных переменных полностью предсказуемо (напр. компьютер, электрическая цепь).стохастические – системы, значение переменных состояния и выходных переменных которых не вполне определяется входными переменными (напр. Биогеоценоз, сельскохозяйственное предприятие, фондовый рынок)

4. По сложности: простые – системы, число переменных которых невелико, связи между ними известны, и существующие математические методы позволяют предсказать их поведение. Сложные – системы, в которых, несмотря на изученность всех связей, их многочисленность делает недостижимым полное знание о свойствах и поведении системы (напр. нейросеть, интернет). Очень сложные – системы, не все переменные которых и связи между ними поддаются изучению при современном уровне развития науки.

Свойства систем (по Светлову Н.М.):

1. Целостность - системе присущи свойства, не наблюдающиеся у её элементов. Эмерджентность есть несводимость свойств системы к сумме свойств её компонент.

2.Сложность (даже при небольшом числе элементов и их состояний, общее число состояний системы может оказаться очень большим).

3. Связность - между всеми элементами системы существуют связи; связи же со средой ограничены множеством входных переменных

4. Структура - целенаправленное взаимодействие элементов системы определяется конкретной структурой связей между элементами системы; системы, состоящие из одних и тех же элементов, но отличающихся связями, обладают разными свойствами (часы исправные vs часы неисправные).

5. Организованность - можно представить как сложность, упорядоченная структурой. Благодаря структуре элементам системы, как правило, может быть поставлена в соответствие целесообразная функция (Работник предприятия: доярка vs агроном).

6. Разнообразие - Свойство разнообразия подобно сложности, но учитывает существование закономерных связей между элементами системы, ограничивающих число возможных состояний при заданных условиях среды. Следствие разнообразия – неопределённость состояния системы (энтропия). Неопределённость является предпосылкой процессов управления.

Примеры систем

Интеллектуальная система, Компьютерная система, Банковская система, Мир-Система, Нервная система, Оптимальная система, Операционная система, Пищеварительная система, Периодическая система химических элементов.