4.2. Модель «Чорного ящика»

Визначення системи, наведене вище, досить абстрактно й нічого не говорить про внутрішній устрій системи, а також про зв'язки із зовнішнім середовищем.

Проте в теорії, та й у практиці часто буває досить мати тільки частина інформації про об'єкт. Наприклад, коли ми не знаємо поточного цифрового значення точного часу (проблема - незнання точного часу, мета - не спізнитися куда-либо), те досить подивитися на годинники, не замислюючись при цьому про їхній внутрішній устрій і джерело надходження енергії для їхньої роботи.

У наведеному прикладі призначення годин (ціль їхнього існування) – показувати точний час у довільний момент і тим самим впливати на зовнішню стосовно них середовище.

Якщо випливати першому визначенню системи, то система є коштами, а отже, існують можливості впливати на ці кошти із зовнішнього середовища (уточнювати хід, постачати енергією, спостерігати й т.д.).

Графічно відзначені взаємодії системи із зовнішнім середовищем представлені на мал. 4.1.

Рис. 4.1. Модель «чорного ящика»

Уміст системи в цьому випадку не відомо (або не представляє інтересу для зовнішнього середовища), але цього досить для рішення виниклої проблеми. Наприклад, при вживанні таблетки анальгіну не обов'язково знати склад самої таблетки й представляти механізм впливу її компонентів на організм, а важливо те, що при цьому проходить головний біль.

Інакше кажучи, важливо визначити, що потрібно на вході в систему й що повинне бути на виході з її, і неважливо - що перебуває усередині системи. Тому наведену модель часто називають моделлю «чорного ящика».

Поняття «чорний ящик» було запропоновано У. Р. Эшби. У кібернетику воно дозволяє вивчати поводження систем, тобто  їхніх реакцій на різноманітні зовнішні впливи, і в той же час абстрагуватися від їхнього внутрішнього устрою. Таким чином, система вивчається не як сукупність взаємозалежних елементів, а як щось ціле, взаємодіюче із середовищем на своїх входах і виходах. Метод «чорного ящика» застосуємо в різних ситуаціях.

Цей спосіб використовується при неприступності внутрішніх процесів системи для дослідження. Наприклад, вивчення діяльності нових лікарських засобів. Метод «чорного ящика» використовується при дослідженні систем, всі елементи й зв'язки яких у принципі доступні, але або численні й складні, що приводить до величезних витрат часу й коштів при безпосереднім вивченні, або таке вивчення неприпустимо по яких-небудь міркуваннях. Прикладами можуть служити перевірка на готовність до експлуатації автоматичної телефонної станції, що проводиться шляхом «прозванивания», а не безпосередньо перевіркою всіх блоків, схем і т.д.

Дослідження за допомогою методу «чорного ящика» укладається в тім, що здійснюється попереднє спостереження за взаємодією системи із зовнішнім середовищем і встановлення списку вхідних і вихідних впливів, серед яких виділяються істотні впливи. Потім здійснюється вибір входів і виходів для дослідження з урахуванням наявних коштів впливу на систему й коштів спостереження за її поводженням.

На наступному етапі провадяться вплив на входи системи й реєстрація її виходів. У процесі вивчення спостерігач і «чорний ящик» утворять систему зі зворотним зв'язком, а первинні результати дослідження - безліч пара станів входу й виходу, аналіз яких дозволяє встановити між ними причинно-наслідковий зв'язок.

У цей час відомі два види «чорних ящиків». До першого виду відносять будь-який «чорний ящик», що може розглядатися як автомат, називаний кінцевим або нескінченним. Поводження таких «чорних ящиків» відомо.

До другого виду ставляться такі «чорні ящики», поводження яких може бути спостережувано тільки в експерименті. У такому випадку в явній або неявній формі висловлюється гіпотеза про передбачуваність поводження «чорного ящика» в імовірнісному змісті. Без попередньої гіпотези неможливо будь-яке узагальнення або, як говорять, неможливо зробити індуктивний висновок на основі експериментів з «чорним ящиком».

Таким чином, «чорний ящик» - це система, у якій вхідні й вихідні величини відомі, а внутрішній устрій її й процеси, що відбуваються в ній, не відомі. Можна тільки вивчати систему по її входах і виходам, але подібне вивчення не дозволяє одержати повного подання про внутрішній устрій системи, оскільки тим самим поводженням можуть володіти різні системи.

Варто підкреслити, що головною причиною множинності входів і виходів моделі «чорного ящика» є те, що всяка реальна система, як і будь-який об'єкт, взаємодіє з об'єктами зовнішнього середовища необмежене число раз і по різному приводі. Приклад з годинниками можна доповнити такою інформацією: годинники можуть мати різні «виходи» у зовнішнє середовище – зручність носіння, міцність, гігієнічність, точність, краса, габарити й т.д.