Что такое система приведите примеры естественных и искусственных систем

ГДЗ по информатике 10 класс учебник Босова параграф 3

1. Что такое система? Приведите примеры естественных и искусственных систем, изученных или изучаемых вами на других предметах. Опишите их состав и структуру.

Сложные объекты, состоящие из взаимосвязанных частей (элементов) и существующие как единое целое, принято называть системами.

Искусственные системы-системы, которые создаются и развиваются людьми. Например: система телефонных связей (телефонный аппараты, коммутаторы), энергосистема (станции, линии электропередач и т.д.) Естественные это системы созданные природой (галактика, комета, система звёзд, метеорит и т.д.)

2. Рассмотрите персональный компьютер, имеющийся в кабинете информатики, как простой элемент одной системы, подсистему другой системы и самостоятельную систему, состоящую из других подсистем.

Одним из объектов, рассматриваемых на уроках информатики, является персональный компьютер. Его можно рассматривать как систему, состоящую из подсистем «аппаратное обеспечение», «программное обеспечение», «информационные ресурсы».

Подсистема аппаратного обеспечения выступает в качестве надсистемы для устройств ввода, обработки, хранения и вывода информации.

Операционная система — подсистема программного обеспечения и надсистема, в состав которой входят системные и служебные программы.

Система информационных ресурсов включает в себя системы текстовых и графических файлов, звуковых файлов, файлов с видеоинформацией и т. д.

Персональный компьютер является частью системы «человек — компьютер». Средства, обеспечивающие взаимосвязь между объектами этой системы, называют интерфейсом. Различают аппаратный, программный, аппаратно-программный и пользовательский интерфейсы.

Аппаратный интерфейс — взаимодействие между устройствами компьютера; обеспечивается производителями этого оборудования.

Программный интерфейс — взаимодействие (совместимость) программ между собой, а также программного обеспечения и информационных ресурсов; обеспечивается разработчиками программного обеспечения.

Аппаратно-программный и пользовательский интерфейс обеспечиваются операционной системой компьютера.

Аппаратно-программный интерфейс — взаимодействие аппаратного и программного обеспечения компьютера.

Пользовательский интерфейс — взаимодействие человека и компьютера. Пользовательский интерфейс на основе меню предлагает возможность выбора управляющей команды из меню (списка команд). В графическом интерфейсе компьютерные объекты представляются небольшими рисунками (значками). Нужный значок выбирают с помощью мыши. Кроме значков используются также тексты (для подсказок) и меню (для выбора команд). Трехмерный интерфейс позволяет осуществлять навигацию в трехмерном компьютерном пространстве. Указав мышью на дверь виртуального музея, можно в него войти. В виртуальном зале можно оглядеться, подойти к любой картине и рассмотреть ее более подробно. Такой интерфейс тирует реальный мир.

3. Что такое системный эффект? Приведите пример.

Например, ни одна часть тела человека по отдельности не способна сыграл на рояле музыку Шопена, а весь человек (при условии обученности, разумеется) может.

4. Выясните значение слова «эмерджентность». Какое отношение оно имеет к теме, рассматриваемой в этом параграфе?

Эмердже́нтность или эмерге́нтность (от англ. emergent — возникающий, неожиданно появляющийся) в теории систем — наличие у какой-либо системы особых свойств, не присущих её элементам, а также сумме элементов, не связанных особыми системообразующими связями; несводимость свойств системы к сумме свойств её компонентов; синоним — системный эффект.

5. В чём состоит суть системного подхода? Почему системный подход так важен для исследования и преобразования окружающего мира?

Системный подход представляет собой универсальный метод исследования, основанный на восприятии исследуемого объекта как нечто целого, состоящего из взаимосвязанных частей и являющегося одновременно частью системы более высокого порядка. Он позволяет строить многофакторные модели, характерные для социально‑экономических систем, к которым относятся организации. Предназначение системного подхода заключается в том, что он формирует системное мышление, необходимое руководителям организаций, и повышает эффективность принимаемых решений.

6. Приведите примеры систем, описание которых удобно представить в виде графа.

Например, протяженность дорог в километрах:

7. Какой вклад в науку внесли Николай Коперник и Карл Линней? Что, по вашему мнению, объединяет их открытия?

8. Согласны ли вы с утверждением, что одна и та же информация в разных системах может быть представлена разными способами? Обоснуйте свою точку зрения.

Одна и та же информация может быть выражена разными способами. К различным формам представления информации относятся разговорные языки (русский, английский, французский и другие), языки жестов и мимики, язык рисунков и чертежей, язык математики (научный язык), язык искусства (музыка, кино, живопись), специальные языки (например: азбука Морзе). Выбор способа представления зависит от цели, ради которой он осуществляется.

9. Приведите примеры материальных и информационных связей в системах разной природы.

Примеры материальных связей в сис-х: техника (компьютер), строительные сооружения (мост через Волгу), энергосистемы (линии электропередач), искусственные материалы (пластмасса).

Примеры информационных связей в сис-х: информационный обмен в коллективе, правила поведения.

10. Что изучает наука кибернетика? Выясните, кто считается её основоположником.

В современном понимании — как наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в машинах, живых организмах и обществе, термин впервые был предложен Норбертом Винером в 1948 году.

11. Опишите сущность управления с кибернетической точки зрения.

С точки зрения кибернетики управление происходит путем информационного взаимодействия между объектом управления и управляющим объектом.

Последовательность управляющих команд определяется алгоритмом управления, а исполнителем этого алгоритма является объект управления.

12. Приведите примеры систем управления, в которых отдельный человек, группа людей, техническое устройство, животное могут быть:

1) объектом управления;

2) управляющим объектом.

13. Приведите примеры автоматических устройств, получающих всё более широкое распространение в наши дни.

Чайник с отключением питания нагревательного элемента при закипании воды.

14. Постройте кластер, описывающий основные понятия, рассмотренные в этом параграфе.

Источник

Естественная (природная) экосистема – описание, признаки, виды и примеры

Экосистема включает в себя живые организмы и неживые элементы окружающей их среды. Следовательно, компоненты экосистемы включают животных, растения, микроорганизмы, горные породы, почву, минералы, воду, атмосферу и т. п. Экосистема может быть как огромной, охватывающей территорию нескольких стран, так и относительно небольшой, например, тело животного, которое является домом для бесчисленных микроорганизмов.

Естественные и искусственные экосистемы – определения и различия

Выделяют два основных типа экосистем – естественные (природные) и искусственные (созданные человеком) экосистемы:

Главное отличие между естественными и искусственными экосистемами заключается в том, что последние требуют постоянного внимания человека, поскольку они не являются самодостаточными.

ТАБЛИЦА. Сравнительная характеристика природных и искусственных экосистем

Природная или естественная экосистема нашей планеты обширна. Она разделена на две основные группы – наземные и водные экосистемы. Они в свою очередь подразделяются на множество других более мелких экосистем.

Водные экосистемы

В водной экосистеме живые организмы полностью зависимы от воды. Есть два основных типа водных экосистем: пресноводные и морские. Пресные водоемы содержат незначительное количество соли в воде и включает в себя пруды, озера, водохранилища, реки, ручьи и т. д. Морские экосистемы существуют в соленой воде и включают скалистые берега, песчаные пляжи, мангровые леса, солончаковые болота, коралловые рифы, лес водорослей, открытый океан, гидротермальные жерла и т. п.

К природным водным экосистемам следующие водоемы, имеющие естественное (без вмешательства человека) происхождение:

Наземные экосистемы

Наземная экосистема – это сообщество живых и неживых существ на суше. Они живут и развиваются в почве и воздухе вокруг них.

Существует четыре основных вида естественных наземных экосистем:

Примеры естественных экосистем

Вышеупомянутые экосистемы также подразделяются на множество других природных экосистем, примеры которых приведены ниже:

Тропические леса

Тропические леса находятся вблизи экватора, между тропиками. Это регионы, которые испытывают большое количество осадков и характеризуются высокими средними температурами. В тропических лесах также наблюдается высокая влажность, которая ниже в сухой сезон по сравнению с влажным.

Районы тропических лесов отличаются чрезвычайным биоразнообразием и способствуют развитию некоторых из самых уникальных видов растений и животных на планете. Благодаря своему расположению вблизи экватора они предлагают благоприятные условия для выживания. Однако грунты в экосистемах тропических лесов бедны питательными веществами, поскольку они не задерживаются в почве надолго.

Тайга

Экосистемы тайги также называют бореальными лесами. Они составляют крупнейшие в мире наземные экосистемы, на которые приходится 29% мирового лесного покрова. Они встречаются повсюду в высоких северных широтах (примерно от 50° до 70° с. ш.) со значительными региональными вариациями. Бореальные леса образуют циркумполярный экорегион, который простирается по всей Канаде, от Аляски до Ньюфаундленда и проходит через север Европы, Скандинавский полуостров до Восточной России.

Таежные экосистемы переживают суровую зиму и короткое лето. Почвы тонкие и бедные питательными веществами из-за холода, который препятствует их развитию.

Умеренные леса

Лесные экосистемы умеренного пояса в основном включают вечнозеленые хвойные и лиственные леса. Они расположены между тропиками и полярными регионами. Основные деревья в этих лесах – клен, дуб, красное дерево, ясень, береза, сосна и бук. В тропических лесах с умеренным климатом наблюдается умеренное количество осадков и высокая влажность с мягкой зимой.

Тундра

Тундровые экосистемы встречаются в Арктике и Антарктике – полярных регионах планеты. Растительность в тундре состоит из карликовых кустарников, осоки, травы, мхов и лишайников. Почвы постоянно замерзают, что делает невозможным рост деревьев. В течение теплого лета тундра покрыта болотами, озерами и ручьями.

Поскольку тундровые экосистемы очень холодные, биологическое разнообразие невелико, и лишь немногие виды растений и животных адаптированы к суровым условиям окружающей среды. Белые медведи – пример наземных млекопитающих, адаптированных к тундре. Ежегодно через эти регионы мигрируют многочисленные виды птиц.

Кустарниковая степь

Кустарниковая экосистема возникает в результате переходного сообщества растений между регионами или также может возникать после нарушения леса из-за природных или лесных пожаров. Другие факторы, ведущие к образованию кустарников, включают бедные питательными веществами почвы, недостаточное количество осадков или засуху.

Поскольку эти условия очень распространены в районах с умеренным, полузасушливым и континентальным климатом, здесь преобладают кустарники. Вереск – хороший пример кустарников, растущих на свободно дренируемых неплодородных кислых почвах во влажных и субгумидных районах.

Пустыни

В пустынных экосистемах ночью обычно холодно, а днем ​​очень жарко. Они почти не получают осадков. Пустыни занимают до одной пятой поверхности Земли. Из-за экстремальных погодных условий в пустынях обитает небольшое разнообразие животных. Хороший пример – верблюд, способный накапливать достаточно воды и выдерживающий жару. Многие другие пустынные животные ведут ночной образ жизни, проводя большую часть времени под землей в течение дня. Примеры включают пустынных змей, скорпионов, черепах, ящериц и многих других рептилий. Редкая флора пустынь, также приспособлена к суровым условиям, например, кактусы. Пустыни подразделяются на четыре категории: холодные, жаркие и сухие, полузасушливые и прибрежные.

Пастбища

Экосистемы пастбищ включают степи умеренного климата и тропические саванны. Почва степей глубокая и темная с плодородными верхними слоями, что способствует росту растений. Саванны, с другой стороны, встречаются в теплом и жарком климате, где годовое количество осадков относительно мало. Почва саванны пористая и быстро впитывает воду. Доминирующая растительность – травы с редкими вкраплениями деревьев и кустарников. Пастбища поддерживают большое количество видов животных, таких как зебры, газели, волки, кролики, лисы, койоты и т. п.

Прибрежные экосистемы

Распространены на берегах озер, рек, морей и океанов. Наличие воды в этих экосистемах позволяет расширить разнообразие флоры и фауны, а также сформировать обширные водно-болотные угодья. Кроме того, высокая влажность в результате испарения поддерживает уникальные виды живых организмов.

Солончак

Районы, регулярно затопляемые приливами между открытой морской водой и сушей в верхней прибрежной приливной зоне, составляют солончаковые экосистемы. Таким образом, они являются частью прибрежной экосистемы. Уникальность солончаков заключается в том, что в них преобладают солеустойчивые растения. Эти экосистемы поддерживают ряд наземных животных и обеспечивают защиту прибрежных районов. Они также играют важную роль в водной пищевой сети, используя питательные вещества из прибрежных вод.

Коралловые рифы

Разнообразные подводные морские среды обитания, существующие в Мировом океане как на глубине, так и на мелководье, составляют экосистемы коралловых рифов. Они покрывают около одного процента всего океанического дна. Коралловые рифы – это “большие города моря”, также часто называемые “тропическими лесами моря”.

Поскольку коралловые рифы имеют разнообразную и сложную морскую среду обитания, в которой обитает большое количество разнообразных видов, они считаются наиболее плодовитыми естественными экосистемами в мире. Примечательно, что они служат местом размножения рыб и обеспечивают их безопасность. Коралловые рифы также защищают океанские берега от штормовых повреждений.

Мангровые болота

Любая форма кустарников или небольших деревьев, растущих в прибрежной соленой или солоноватой воде, образует экосистему мангровых болот. Флора мангровых зарослей очень солеустойчивы и хорошо адаптированы к суровым прибрежным условиям, таким как низкое содержание кислорода в заболоченной грязи. У мангровых растений также сложная корневая система, позволяющая им справляться с соленой водой и воздействием волн. Мангровые болота в основном встречаются в тропических и субтропических приливных зонах.

Альпийский пояс

Горный альпийский биом существует только на больших высотах. Деревья на этих уровнях не растут. Альпийские регионы получают около 180 дней вегетационного периода. Здесь встречается множество кустарников, трав и вересковых пустошей. Процветают такие млекопитающие, как овцы, лоси, козы и пищухи. В альпийском поясе обитают некоторые виды птиц и насекомых.

Источник

ТСиСА. Вопрос №15

Многообразие систем довольно велико, и существенную помощь при их изучении оказывает классификация.
Классификация — это разделение совокупности объектов на классы по некоторым наиболее существенным признакам.
Важно понять, что классификация — это только модель реальности, поэтому к ней надо так и относиться, не требуя от нее абсолютной полноты. Еще необходимо подчеркнуть относительность любых классификаций.
Сама классификация выступает в качестве инструмента системного анализа. С ее помощью структурируется объект (проблема) исследования, а построенная классификация является моделью этого объекта.
Полной классификации систем в настоящее время нет, более того, не выработаны окончательно ее принципы. Разные авторы предлагают разные принципы классификации, а сходным по сути — дают разные названия.

1. Классификация по происхождению.
В зависимости от происхождения системы делятся на естественные и искусственные (создаваемые, антропогенные).
Естественные системы — это системы, объективно существующие в действительности. в живой и неживой природе и обществе.
Эти системы возникли в природе без участия человека.
Примеры: атом, молекула, клетка, организм, популяция, общество, вселенная и т.п.
Искусственные системы — это системы, созданные человеком.
Примеры:
1. Холодильник, самолет, предприятие, фирма, город, государство, партия, общественная организация и т. п.
2. Одной из первых искусственных систем можно считать систему торговли.
Кроме того, можно говорить о третьем классе систем — смешанных системах, куда относятся эргономические (машина — человек-оператор), автоматизированные, биотехнические, организационные и другие системы.

2. Классификация по объективности существования.
Все системы можно разбить на две большие группы: реальные (материальные или физические) и абстрактные (символические) системы.
Реальные системы состоят из изделий, оборудования, машин и вообще из естественных и искусственных объектов.
Абстрактные системы, по сути, являются моделями реальных объектов — это языки, системы счисления, идеи, планы, гипотезы и понятия, алгоритмы и компьютерные программы, математические модели, системы наук.
Иногда выделяют идеальные или концептуальные системы — системы, которые выражают принципиальную идею или образцовую действительность — образцовый вариант имеющейся пли проектируемой системы.
Также можно выделить виртуальные системы — не существующие в действительности модельные или мыслительные представления реальных объектов, явлений, процессов (могут быть как идеальными, так и реальными системами).

3. Действующие системы.
Выделим из всего многообразия создаваемых систем действующие системы. Такие системы способны совершать операции, работы, процедуры, обеспечивать заданное течение технологических процессов, действуя по программам, задаваемым человеком. В действующих систе-мах можно выделить следующие системы: 1) технические, 2) эргатические, 3) технологические, 4) экономические, 5) социальные, б) организационные и 7) управления.
1. Технические системы представляют собой материальные системы, которые решают задачи по программам, составленным человеком; сам человек при этом не является элементом таких систем.
Техническая система — это совокупность взаимосвязанных физических элементов.
В качестве связей в таких системах выступают физические взаимодействия (механические, электромагнитные, гравитационные и др.).
Примеры: автомобиль, холодильник, компьютер.
2. Эргатические системы. Если в системе присутствует человек, выполняющий определенные функции субъекта, то говорят о эргатической системе.
Эргатическая система — это система, составным элементом которой является человек-оператор.
Частным случаем эргатичесхой системы будет человеко-машинная система — система, в которой человек-оператор или группа операторов взаимодействует с техническим устройством в процессе производства материальных ценностей, управления, обработки информации и т.д..
Примеры:
1. Шофер за рулем автомобиля.
2. Рабочий, вытачивающий деталь на токарном станке.
3.Технологические системы. Существуют два класса определения понятия «технология»:
а) как некой абстрактной совокупности операций.
б) как некой совокупности операций с соответствующими аппаратно-техническими устройствами или инструментами.
Отсюда, по аналогии со структурой, можно говорить о формальной и материальной технологической системе.
Технологическая система (формальная) — это совокупность операций (процессов) в достижении некоторых целей (решений некоторых задач).
Структура такой системы определяется набором методов, методик, рецептов, регламентов, пра-вил и норм.
Элементами формальной технологической системы будут операции (действия) или процессы. Ранее процесс был определен как последовательная смена состояний, здесь же мы будем рассматривать другое понимание процесса: как последовательной смены операций.
Процесс — это последовательная смена операций (действий направленных на изменение состояния объекта.
Связями в технологической системе поступают свойства обрабатываемых объектов или сигналы, передаваемые от операции к операции.
Технологическая система (материальная) — это совокупность реальных приборов, устройств, инструментов и материалов (техническое, обеспечение системы), реализующих операции (процессное обеспечение системы) и предопределяющих их качество и длительность.
Пример. Формальная технологическая система производства борща — рецепт. Материальная технологическая система производства борща — совокупность ножей, кастрюль, кухонных приборов, реализующих рецепт. В абстрактной технологии мы говорим о том, что надо отварить мясо, но не оговариваем ни тип кастрюли, ни вид плиты (газовая или электрическая). В материальной технологии техническое обеспечение приготовления борща будет определять его качество и длительность тех или иных операций.
Технологическая система более гибкая, чем техническая: минимальными преобразования-ми ее можно переориентировать на производство других объектов, либо на получение других свойств последних.
Примеры. Технологические системы: производство бумаги, изготовление автомобиля, оформление командировки, получение денег в банкомате.
4. Экономическая система — что система отношений (процессов), складывающихся в экономике. Развернем что определение.
Экономическая система — это совокупность экономических отношений, возникающих в процессе производства, распределения, обмена и потребления экономических продуктов и регламентируемых совокупностью соответствующих принципов, правил и законодательных норм.
5. Социальная система. Поскольку мы рассматриваем только создаваемые системы, то социальную систему будем рассматривать в следующем разрезе:
Социальная система — это совокупность мероприятий, направленных на социальное развитие жизни людей.
К таким мероприятиям относятся: улучшение социально-экономических и производственных условий труда, усиление его творческого характера, улучшение жизни работников, улучше-ние жилищных условий и т. п.
6. Организационная система. Взаимодействие вышеназванных систем обеспечивает организационная система (система организационного управления).
Организационная система — это совокупность элементов, обеспечивающих координацию действий, нормальное функционирование и развитие основных функциональных элементов объекта.
Элементы такой системы представляют собой органы управления, обладающие правом принимать управленческие решения — это руководители, подразделения или даже отдельные орга-низации (например, министерства).
Связи в организационной системе имеют информационную основу и определяются долж-ностными инструкциями и другими нормативными документами, в которых прописаны права, обязанности ответственность органа управления.
7. Система управления. Управление рассматривается как действия или функция, обеспечивающие реализацию заданных целей.
Систему, в которой реализуется функция управления, называют системой управления.
Система управления содержит два главных элемента: управляемую подсистему (объект управления) и управляющую подсистему (осуществляющую функцию управления).
Применительно к техническим системам управляющую подсистему называют системой регулирования, а к социально-экономическим — системой организационного управления.
Разновидностью системы управления является эргатическая система — человеко-машинная система управления.
Пример.
Рассмотрим работу некоторого магазина и попытаемся выделить в его работе вышеназванные системы.
В магазине имеется система управления, состоящая из субъекта управления — руководства и объекта управления — всех остальных систем магазина.
Управление реализуется системой организационного управления — организационной системой, состояшей из директора, его заместителей, начальников отделов и секций, связанных определенными отношениями подчиненности.
В магазине функционирует экономическая система, включающая в себя такие экономические отношения, как производство (услуг и, возможно, товаров обмен (денег на товары и услуги), распределение (прибыли).
Имеется социальная система, сформулированная в коллективном и/или трудовых договорах.
Экономические отношения обмена реализуются в виде некоторых технологических систем (технология продажи товара, технология возврата денег).
Технологические системы в свою очередь, строятся на базе технических систем (кассовые аппараты, сканеры штрих-кода, компьютеры, калькуляторы) Кассир, работающий на кассовом аппарате, представляет собой эргатическую систем..

4. Централизованные и децентрализованные системы.
Централизованной системой называется система, в которой некоторый элемент играет главную, доминирующую роль в функционировании системы. Такой главный элемент называется ведущей частью системы или ее центром. При этом небольшие изменения ведущей части вызывают значительные изменения всей системы: как желательные, так и нежелательные. К недостаткам централизованной системы можно отнести низкую скорость адаптации (приспособления к изменяющимся условиям окружающей среды), а также сложность управления из-за огром-ного потока информации подлежащей переработке в центральной части систем.
Децентрализованная система — это система, в которой нет главного элемента.
Важнейшие подсистемы в такой системе имеют приблизительно одинаковую ценность и построены не вокруг центральной подсистемы, а соединены между собой последовательно или параллельно.
Примеры.
1. Армейские структуры представляют собой ярко выраженные централизованные системы.
2. Интернет является практически идеальной децентрализованной системой.

5. Классификация по размерности.
Системы подразделяются на одномерные и многомерные.
Система, имеющая один вход и один выход, называется одномерной. Если входов или выходов больше одного — многомерной.
Нужно понимать условность одномерности системы — в реальности любой объект имеет бесчисленное число входов и выходов.

6. Классификация систем по однородности и разнообразию структурных элементов.
Системы бывают гомогенные, или однородные, и гетерогенные, или разнородные, а также смешанного типа.
В гомогенных системах структурные элементы системы однородны, т. е. обладают одинаковыми свойствами. В связи с этим в гомогенных системах элементы взаимозаменяемы.
Пример. Гомогенная компьютерная система в организации состоит из однотипных компьютеров с установленными на них одинаковыми операционными системами и прикладными программами. Это позволяет заменить вышедший из строя компьютер любым другим без дополнительной настройки и переучивания конечного пользователя.
Понятие «гомогенная система» широко используется при описании свойств газов, жидкостей или популяций организмов.
Гетерогенные системы состоят из разнородных элементов, не обладающих свойством взаимозаменяемости.
Примеры.
1. Гетерогенная сеть — информационная сеть, в которой работают протоколы сетевого уровня различных фирм-производителей. Гетерогенная вычислительная сеть состоит из фрагментов разной топологии и разнотипных технических средств.
2. Если университет в обычном понимании является гомогенным образованием, т. е. реализует подготовку по высшему и послевузовскому образованию (которые близки как по учебным программам, так и по методам их преподавания), то университетский комплекс представляется собой гетерогенную систему, в которой проводится подготовка по программам начального, среднего, высшего послевузовского образования.

7. Линейные и нелинейные системы.
Система называется линейной, если она описывается линейными уравнениями (алгебраическими, дифференциальными, интегральными и т. п.), в противном случае — нелинейной.
Для линейных систем справедлив принцип суперпозиции: реакция системы на любую комбинацию внешних воздействий равна сумме реакций на каждое из этих воздействий, поданных на систему порознь. Предположим, что после изменения входной переменной на величину Δх выходная переменная изменяется на Δу. Если система линейна, то после двух независимых изменений входной переменной на Δx₁ и Δх₂. таких, что Δх₁+Δх₂ =Δх, суммарное изменение выходной переменной также будет равно Δу.
Большинство сложных систем являются нелинейными. В связи с этим для упрощения анализа систем довольно часто применяют процедуру линеаризации, при которой нелинейную систему описывают приближенно линейными уравнениями в некоторой (рабочей) области изменения входных переменных. Однако не всякую нелинейную систему можно линеаризировать, в частности, нельзя линеаризировать дискретные системы.

8. Дискретные системы.
Среди нелинейных систем выделяют класс дискретных систем.
Дискретная система — это система, содержащая хотя бы один элемент дискретного действия.
Дискретный элемент — это элемент, выходная величина которого изменяется дискретно, т. е. скачками, даже при плавном изменении входных величин.
Все остальные системы относятся к системам непрерывного действия.
Система непрерывного действия (непрерывная система) состоит только из элементов непрерывного действия, т. е. элементов, выходы которых изменяются плавно при плавном изменении входных величин.

9. Каузальные и целенаправленные системы.
В зависимости от способности системы ставить себе цель различают каузальные и целена-правленные (целеустремленные, активные) системы.
К каузальным системам относится широкий класс неживых систем:
Каузальные системы — это системы, которым цель внутренне не присуща.
Если такая система и имеет целевую функцию (например, автопилот), то эта функция задана извне пользователем.
Целенаправленные системы — это системы, способные к выбору своего поведения в зависимости от внутренне присущей цели.
В целенаправленных системах цель формируется внутри системы.
Пример. Система «самолет-пилоты» способна поставить себе цель и отклониться от маршрута.
Элемент целенаправленности всегда присутствует в системе, включающей в себя людей (или еще шире живые существа). Вопрос чаще всего состоит в степени влияния этой целенаправленности на функционирование объекта. Если мы имеем дело с ручным производством, то влияние так называемого человеческого фактора очень большое. Отдельный человек, группа людей или весь коллектив способны поставить цель своей деятельности, отличную от цели компании.
Активные системы, к которым, в первую очередь, относятся организационные, социальные и экономические, в зарубежной литературе называются «мягкими» системами. Они способны сознательно предоставлять недостоверную информацию и сознательно не выполнять планы, задания, если им это выгодно. Важным свойством таких систем является дальновидность, обеспечи-вающая способность системы прогнозировать будущие последствия принимаемых решений. Это, в частности, затрудняет применение обратной связи для управления системой.
Кроме того, иногда на практике системы условно делят на системы, стремящиеся к цели — целеориентированные, и на системы, которые ориентированы, в первую очередь, не на цели, а на определенные ценности — ценностноориентированные.

10. Большие и сложные системы.
Достаточно часто термины «большая система» и «сложная система» используются как синонимы. В то же время существует точка зрения, что большие и сложные системы — это разные классы систем. При этом некоторые авторы связывают понятие «большая» с величиной системы, количеством элементов (часто относительно однородных), а понятие «сложная» — со сложностью отношений, алгоритмов или сложностью поведения. Существуют более убедительные обоснования различия понятий «большая система» и «сложная» «система».

10.1. Большие системы.
Понятие «большая система» стало употребляться после появления книги Р.Х. Гуда и Р.З. Макола. Этот термин широко использовался в период становления системных исследований для того, чтобы подчеркнуть принципиальные особенности объектов и проблем, требующих при-менения системного подхода.
В качестве признаков большой системы предлагалось использовать различные понятия:
o понятие иерархической структуры, что, естественно, сужало класс структур, с помощью которых может отображаться система;
o понятие «человеко-машинная» система (но тогда выпадали полностью автоматические комплексы);
o наличие больших потоков информации;
o или большого числа алгоритмов ее переработки
У.Р. Эшби считал, что система является большой с точки зрения наблюдателя, возможности которого она превосходит в каком-то аспекте, важном для достижения цели. При этом физические размеры объекта не являются критерием отнесения объекта к классу больших систем. Один и тот же материальный объект в зависимости от цели наблюдателя и средств, имеющихся в его распоряжении, можно отображать или не отображать большой системой.
Ю.И. Черняк также в явном виде связывает понятие большой системы с понятием «наблюдатель»: для изучения большой системы, в отличие от сложной, необходим «наблюдатель» (имеется в виду не число людей, принимающих участие в исследовании или проектировании системы, а относительная однородность их квалификации: например, инженер или экономист). Он подчеркивает, что в случае большой системы объект может быть описан как бы на одном языке, т. е. с помощью единого метода моделирования, хотя и по частям, подсистемам. Еще Ю.И. Черняк предлагает называть большой системой «такую, которую невозможно исследовать иначе, как по подсистемам».

Таблица 1. Классификация систем по уровню сложности К. Боулдинга.

11. Детерминированность.
Рассмотрим еще одну классификацию систем, предложенную Ст. Биром.
Если входы объекта однозначно определяют его выходы, то есть его поведение можно однозначно предсказать (с вероятностью 1), то объект является детерминированным в противном случае — недетерминированным (стохастическим).
Математически детерминированность можно описать как строгую функциональную связь Y = F(X), а стохастичность возникает в результате добавления случайной величины ε: Y = F(X) + ε
Детерминированность характерна для менее сложных систем;
стохастические системы сложнее детерминированных, поскольку их более сложно описывать и исследовать
Примеры:
1. Швейную машинку можно отнести к детерминированной системе: повернув на заданный угол рукоятку машинки можно с уверенностью сказать, что иголка переместится вверх-вниз на известное расстояние (случай неисправной машинки не рассматриваем)
2. Примером недетерминированной системы является собака, когда ей протягивают кость, нельзя однозначно прогнозировать поведение собаки.
Интересен вопрос о природе стохастичности. С одной стороны, стохастичность — следствие случайности.
Случайность — это цепь невыявленных закономерностей, скрытых за порогом нашего понимания.
А с другой — приблизительности измерений. В первом случae мы не можем учесть все факторы (входы), действующие на объект, а также не знаем природы его нестационарности. Во втором — проблема непредсказуемости выхода связана с невозможностью точно измерить значения входов и ограниченностью точности сложных вычислений.
Примеры. Ст. Вир предлагает следующую таблицу с примерами систем:

12. Классификация систем по степени организованности.
12.1 Степень организованности системы.
Организованность или упорядоченность организованности системы R оценивается по формуле
R=1-Э_{реал/Эмакс},
где Эреал — реальное или текущее значение энтропии,
Эмакс — максимально возможная энтропия или неопределенность по структуре и функциям системы.
Если система полностью детерминированная и организованная то Э_реал = 0 и R = 1. Снижение энтропии системы до нулевого значения означает полную «заорганизованность» системы и приводит к вырождению системы. Если система полностью дезорганизованная, то
R=0 и Э_реал=Э_макс.
Качественная классификация систем по степени организованности была предложена В. В. Налимовым, который выделил класс хорошо организованных и класс плохо организованных, или диффузных систем. Позднее к этим классам был добавлен еще класс самоорганизующихся систем. Важно подчеркнуть, что наименование класса системы не является ее оценкой. В первую очередь, это можно рассматривать как подходы к отображению объекта или решаемой задачи, которые могут выбираться и зависимости от стадии познания объекта и возможности получения информации о нем.

12.2. Хорошо организованные системы.
Если исследователю удается определить нее элементы системы и их взаимосвязи между собой и с целями системы и вид детерминированных (аналитических или графических) зависимостей, то возможно представление объекта в виде хорошо организованной системы. То есть представление объекта в виде хорошо организованной системы применяется в тех случаях, когда может быть предложено детерминированное описание и экспериментально показана правомерность его применения (доказана адекватность модели реальному объекту).
Такое представление успешно применяется при моделировании технических и технологических систем. Хотя, строго говоря. даже простейшие математические соотношения, отображающие реальные ситуации, также не являются абсолютно адекватными, поскольку, например, при суммировании яблок не учитывается, что они не бывают абсолютно одинаковыми, а вес можно измерить только с некоторой точностью. Трудности возникают при работе со сложными объектами (биологическими, экономическими, социальными и др.). Без существенного упрощения их нельзя представить в виде хорошо организованных систем. Поэтому для отображения сложного объекта в виде хорошо организованной системы приходится выделять только факторы, существенные для конкретной цели исследования. Попытки применить модели хорошо организованных систем для представления сложных объектов практически часто нереализуемы, так как, в частности, не удается поставить эксперимент, доказывающий адекватность модели. Поэтому в большинстве случаев при представлении сложных объектов и проблем на начальных этапах исследования их отображают классами, рассмотренными ниже.

12.3. Плохо организованные (или диффузные) системы.
Если не ставится задача определить все учитываемые компоненты и их связи с целями системы, то объект представляется в виде плохо организованной (или диффузной) системы. Для описания свойств таких систем можно рассматривать два подхода: выборочный и макропараметрический.
При выборочном подходе закономерности в системе выявляются на основе исследования не всего объекта или класса явлений, а путем изучения достаточно представительной (репрезентативной) выборки компонентов, характеризующих исследуемый объект или процесс. Выборка определяется с помощью некоторых правил. Полученные на основе такого исследования характеристики или закономерности распространяют на поведение системы в целом.
Пример. Если нас ни интересует средняя цена на хлеб и каком-либо городе, то можно было бы последовательно объехать или обзвонить все торговые точки города, что потребовало бы много времени и средств. А можно пойти другим путем: собрать информацию в небольшой (но репрезентативной) группе торговых точек, вычислить среднюю цену и обобщить ее на весь город.
При этом нельзя забывать, что полученные статистические закономерности справедливы для всей системы с какой-то вероятностью, которая оценивается с помощью специальных приемов, изучаемых математической статистикой.
При макропараметрическом подходе свойства системы оценивают с помощью некоторых инте-гральных характеристик (макропараметров).
Примеры:
1. При использовании газа для прикладных целей его свойства не определяют путем точного описания поведения каждой молекулы, а характеризуют макропараметрами — давлением, температурой и т. д.. Основываясь на этих параметрах, разрабатывают приборы и устройства, использующие свойства газа, не исследуя при этом поведение каждой молекулы.
2. ООН при оценке уровня качества системы здравоохранения государства применяет в качестве одной из интегральных характеристик количество детей, умерших до пяти лет, на тысячу новорожденных.

Отображение объектов в виде диффузных систем находит широкое применение при определении пропускной способности систем разного рода, при определении численности штатов в обслуживающих, например ремонтных, цехах предприятия и в обслуживающих учреждениях, при исследовании документальных потоков информации и т.д.

Резюме
1. При изучении любых объектов и процессов, в том числе и систем, большую помощь оказывает классификация — разделение совокупности объектов на классы по некоторым, наиболее существенным признакам.
2. В зависимости от происхождения системы могут быть естественными (системы, объективно существующие в живой и неживой природе и обществе) и искусственными (системы, созданные человеком).
3. По объективности существования все системы можно разбить на две большие группы: реальные (материальные или физические) и абстрактные (символические) системы.
4. Среди всего многообразия создаваемых систем особый интерес представляют действующие системы, к которым относятся технические, технологические, экономические, соци-альные и организационные.
5. По степени централизации выделяют централизованные системы (имеющие в своем составе элемент, играющий главную, доминирующую роль В функционировании системы) и децентрализованные (не имеющие такого элемента).
6. Различают системы одномерные (имеющие один вход и один выход) и многомерные (если входов или выходов больше одного).
7. Системы бывают гомогенные, или однородные, и гетерогенные или разнородные, а также смешанного типа.
8. Если система описывается линейными уравнениями, то она относится к классу линейных систем, в противном случае — нелинейных.
9. Система, не содержащая ни одного элемента дискретного действия (выходная величина которого изменяется скачками даже при плавном изменении входных величин), называется непрерывной, в противном случае — дискретной.
10. В зависимости от способности системы поставить себе цель различают каузальные системы (неспособные ставить себе цель) и целенаправленные (способные к выбору своего поведения в зависимости от внутренне присущей цели).
11. Различают большие, очень сложные, сложные и простые системы.
12. По предсказуемости значений выходных переменных системы при известных значениях входных различают детерминированные и стохастические системы.
13. В зависимости от степени организованности выделяют классы хорошо организованных систем (их свойства можно описать в виде детерминированных зависимостей), плохо организованных (или диффузных) и самоорганизующихся (включающие активные элементы)
14. Начиная с некоторого уровня сложности, систему легче изготовить и ввести в действие, преобразовать и изменить, чем отобразить формальной моделью, поскольку имеется принципиальная ограниченность формализованного описания развивающихся самоорганизующихся систем.
15. В соответствии с гипотезой фон Неймана простейшим описанием объекта, достигшего некоторого порога сложности, оказывается сам объект, а любая попытка его строгого формального описания приводит к чему-то более трудному и запутанному.

Источник