20 Классификация систем

По происхождению

Часто оказывается необходимым провести разграничение внутри одного класса, не отказываясь, тем не менее, от общности в его рамках. Так появляются подклассы, что приводит к многоуровневой, иерархической классификации. При необходимости такая классификация может быть продолжена без изменения ее верхних уровней. Например, двухуровневая классификация систем по происхождению изображена на рис. 7. Если полнота классификации первого уровня логически ясна, то второй уровень на полноту не претендует. Разбиение искусственных систем соответствует рассуждениям, приведенным выше; неполнота на этом уровне связана, например, с еще незавершенным развитием систем искусственного интеллекта. В качестве примеров подклассов смешанных систем можно привести эргономические системы (комплексы машина - человек-оператор), биотехнические (системы, в которые входят живые организмы и технические устройства) и организационные системы (состоящие из людских коллективов, которые оснащены необходимыми средствами). Классификация естественных систем ясна из рис. 7; ее неполнота очевидна. Например, не решен окончательно вопрос о том, куда следует отнести вирусы: к живым или неживым системам. Или, скажем, идея В.И. Вернадского о ноосфере шире рамок экологических и социальных систем.

По типам переменных системы

Рассмотрим их подробнее. На рис. 9 приведена трехуровневая классификация систем по типу входных (X), выходных (У) и внутренних (Z) (если описание ведется не на уровне "черного ящика") переменных.

По типам операторов системы

Следующая классификация (рис. 10) — по особенностям оператора S системы, т.е. классификация типов связей между входными и выходными переменными.

По способам управления

Следующая классификация систем — по способам управления — приведена на рис. 11. Первый уровень классификации определяется тем, входит ли управляющий блок в систему или является внешним по отношению к ней; выделен также класс систем, управление которыми разделено и частично осуществляется извне, а частично — внутри самой системы.

23. Фазовый портрет систем

Временные зависимости x(t) и y(t) могут оказаться очень сложными для интерпретац-ии. Поэтому для анализа характера эволюц¬ии сложных систем используется фазовый портрет системы. Он представляет зависим-ость x от у и таким образом время исключае-тся из системы уравнений. На фазовой плос-кости в виде точек (состояние системы) видны все моменты (фазы) жизни рассматр¬иваемой системы: все, что в ней происходи¬ло,

происходит и будет происходить, а также все, что возможно или было возможно. Точки выстраиваются в фазовые траектории – это судьбы системы, пути ее развития. Фа¬зовое пространство позволяет представить поведение нелинейной, "хаотической" сист-емы в наглядной геометрической форме.

По виду фазовой траектории можно сделать заключения о динамике системы. Фазовый портрет позволяет выяснить характер устой-чивости решений. Устойчивым называется

состояние, которое сохраняется неограниче-нно долго. Фазовые траектории для устойчи¬-

вого состояния со временем не меняются или происходят внутри некоторой ограниченной области. Фазовые траектории выходящие со временем за определенную область являются неустойчивыми.

Странный аттрактор – абстрактное понятие, введенное для описания фазового портрета сверхсложного состояния, похожего на хао-тическое. Универсального и наглядного обр-аза

странного аттрактора пока не существуе¬т. Аттрактором называется область фазового пространства, в которую стремятся со врем-енем все траектории. Странный аттрактор отличается от простых аттракторов тем, что все его траектории неустойчивы и с течени¬ем времени перемешиваются, оставаясь в пределах области аттрактора. Динамическое поведение системы, обладающей странным аттрактором, представляется непредсказуе-мым.