Сложна система: характеристики, структура и методи за дефиниране

Съществуват естествени и изкуствени системи. Системата, състояща се от други системи, се счита за сложен. Например една ябълка или завод за трактори, пчелен кошер или написването на компютърна програма. Системата може да бъде процес, обект или явление. Информацията е средство за описание на системите.

Разпознаване на правилните данни и оценка на тяхната валидност - система от знания и умения. да разбира и оценява - качеството на интелигентността на специалиста, ефективността на неговите знания и умения.

В зависимост от ъгъла на наблюдение и целта, която трябва да се постигне, могат да се получат широк спектър от решения. Ябълката и Нютон - интересен роман, но само образно свързан със законите на гравитацията. Планетите летят гладко и без видим разход на енергия, но човекът все още не се е научил да управлява система от гравитационни сили. Единственото, което науката може да направи, е да преодолее (а не да приложи) гравитационните сили, като използва огромните ресурси на енергия.

Прости и сложни системи

Амеба - най-простият организъм. Но е трудно да се вярва на учебниците. Може да се каже: "Камъкът на пътя не е система". Но под микроскоп амебата бързо променя мнението дори на ученик. Животът на амебата е изпълнен със събития. Камъкът може да бъде оръжие в ръцете на воин или чук за чупене на ядки.

Съвременната наука казва: лесно е да се открият химикали, молекули, атоми, орбитиращи електрони и елементарни частици в амебите и камъчетата.

Ако се вярва на астрономите, Земята не е единствената планета във Вселената и подобни планети съществуват в огромната система от галактики.

Всички системи са прости на едно ниво. Всички системи са сложни, щом изследователят се премести на едно ниво надолу или на едно ниво нагоре.

Всяко от тях е точка в пространството и времето. Изкуствени или естествени.

Статика и динамика

Фабрична сграда или машинно легло е неподвижно. Планината е по-малко подвижна от океана в подножието ѝ. Те винаги са сложни динамични системи. Сградата на фабриката осигурява необходимата функционалност за нормалното функциониране на работната сила, машините, оборудването, съхранението на материалите и готовите продукти. Леглото на машината осигурява нормалното функциониране на механизмите на металорежещата машина. Планината влияе на климата, "контролира" вятъра, дава храна и подслон на живите организми.

В зависимост от гледната точка и проблема, който трябва да бъде решен, е възможно да се отдели статичното от динамичното във всяка система. Това е важен Процедура: модели на сложни системи - процес на систематизиране на данни. Правилното идентифициране на източниците на информация за системата, оценяването на тяхната надеждност и определянето на действителното им значение е от съществено значение за изграждането на модела, от който ще произтече решението.

Нека вземем за пример. При проектирането на система за управление на компанията сградите, машините и оборудването са статични. Но тази статика изисква динамична поддръжка. Съгласно техническата документация системата за управление на предприятието ще има подсистема за услуги. Наред с това ще бъде разработена система за счетоводство и контрол за счетоводния отдел, система за планиране и икономика. Ще трябва да се определят редица цели и задачи на предприятието: стратегия, визия.

Структура на системата

Предназначението и структурата на сложните системи е основното предизвикателство при моделирането. Съществуват много системни теории. Могат да се цитират десетки определения на цели, характеристики, методи за анализ и всяко от тях ще има смисъл.

Авторитетните специалисти в областта на теорията на системите са достатъчни, за да решават ефективно проблемите на моделирането, но не са достатъчни, за да предложат концептуално завършена теория на системите, тяхната структура и методите за дефиниране (разработване) на обективни и надеждни модели.

Обикновено експертите манипулират значението, влагано в термините: цел, функционалност, структура, пространство на състоянието, цялостност, уникалност. Използват се графични или блокови обозначения за визуализиране на конструкцията на моделите. Основното нещо е текстовото описание.

Важно е да се разбере какво е сложна система във всеки отделен случай. Процесът на разбиране е динамиката на мислене на специалиста (или екипа). Няма фиксирана цел или структура на системата като нещо неизменно. Разбирането е динамично. Всичко, което е разбрано, е застинало в статично състояние, но никога не е лошо да се преразгледа постигнатото разбиране, да се коригират междинните резултати.

Характерен компонент на структурата е спектърът от данни, тяхната цялост, количественото и качественото им описание, както и вътрешните и външните методи на сложните системи, които манипулират:

• за разпознаване на входящата информация;
• анализиране и обобщаване на собствени и външни данни;
• вземане на решения.

Добър пример за системна структура е програмирането. В края на миналия век се наблюдава преход от концепцията за класическо програмиране към обектно-ориентирано програмиране.

Обекти и системи от обекти

Програмирането е сложна система от мисловни процеси. Програмирането е висококвалифицирано изискване за моделиране на съзнателно ниво. програмистът решава реален проблем. Той няма време да анализира програмния код на ниво процесор. Програмистът работи с алгоритъм, за да реши даден проблем - това е нивото на изграждане на модел.

Класическото програмиране е алгоритъм, който последователно решава даден проблем. В обектно-ориентираното програмиране има само обекти, които имат методи за взаимодействие помежду си и с външния свят. Всеки обект може да има данни със сложна структура, собствен синтаксис и семантика.

Решаване на проблем чрез обектно-ориентирано програмиране, програмистът мисли в термините на обектите и една сложна система в неговото съзнание изглежда като набор от по-прости системи. Всяка система се състои от един или няколко обекта. Всеки обект има свои собствени данни и методи.

Резултатът от работата на "обектно-ориентирания" програмист е система от обекти и никакъв последователен алгоритъм. Една система от обекти функционира сама по себе си като обект. Съставните обекти изпълняват само своята цел. Никой външен алгоритъм не казва на сложната система какво да прави. Още повече за обектите, които го съставляват - как трябва да се държат те.

Точка и система от точки

Когато решава практически задачи, специалистът изгражда модели. С натрупания опит се придобива способността да се възприемат сложните системи като точки в пространство-времето. Тези точки са изпълнени с уникална и специфична функционалност. Системите "приемат" входяща информация и я предават очакван резултат.

Всяка точка включва система от точки, които също трябва да се тълкуват като системи. Обратната процедура, при която проблемът, който трябва да бъде решен, се представя чрез система от подзадачи и следователно налага на специалиста относително систематичен набор от функции за разделяне, със сигурност ще доведе до несъответствия в решението.

Във всяка система съществува само едно начало, само то може да бъде разделено на подзадачи, които трябва да бъдат решени. Всички специалисти използват термини, когато анализират системи:

• уникалност;
• систематичност;
• автономност;
• Взаимосвързаност на "вътрешните функции";
• Цялост на системата.

Първият и последният са най-важни за прилагане към всеки на всеки етап от работата чрез моделиране. Всяка сложна система е цялостна уникална композиция от подсистеми. Не е важно кои подсистеми съставляват системата. Основното е, че на всяко ниво има цялостност и уникалност на функционалността. Единствено чрез фокусиране върху целостта и уникалността на системата, както и на всяка от нейните подсистеми, е възможно да се изгради обективен модел на проблема (системата).

Знания и умения

Обща фраза "никой не е незаменим" безнадеждно остарял. Дори обикновена работа може да се извърши интелигентно, с по-малко усилия, като се спестят време и пари.

Абсолютно изискване е интелигентността за моделиране и решаване на проблеми. Както моделирането на реална система, така и решаването на даден проблем зависят от специалиста. Различните специалисти ще изпълняват работата си по различен начин. Резултатите могат да се различават само ако симулацията е пристрастна и процесът на решаване на проблема е неточен.

Доброто теоретично обучение, практическият опит и способността за систематично мислене определят резултата от всяка задача. Когато се подхожда обективно, всеки от тях дава точен резултат, независимо от това кой специалист е извършил работата.