1. Введение.

Дисциплина «Теория систем и системный анализ» входит в число общепрофессиональных программных дисциплин. Целью дисциплины является изучение основных принципов теории систем, системного подхода к решению задач, основ системного анализа, информационного и экономико-математического моделирования.

Для пользователей электронной версии:

1. Скопируйте данный документ на свой сетевой диск, копию назовите Практика_СА_Ваша фамилия_курс_группа _факультет.doc (например Практика_СА_Иващенко_3к_2гр_ФИИТ.doc).

2. Вписывайте решения заданий в свой документ непосредственно после самих заданий.

2. Дисциплинарный модуль 1. Системы и закономерности их развития.

Тема 1. Системы. Методы и модели теории систем.

Построение моделей систем.

Тема 2. Управляемость, устойчивость. Адаптивные системы.

Анализ свойств систем.

Тема 3. Обратная связь. Информационный подход к анализу систем.

1. Тема 1.Понятие системы, свойства систем.

Система — совокупность взаимосвязанных элементов, рассматриваемых как единое целое. Подсистема - часть системы, которая сама может рассматриваться как система. Элемент — часть системы, составляющие которой в рамках данной задачи не рассматриваются (неделимая часть системы).

Пример. Система_1 – сеть из трех компьютеров в компьютерном классе. Подсистемы: компьютер_1, компьютер_2. Система_2 – сеть университета. Подсистемы: компьютерные классы (в том числе – Система_1). Элементы: компьютеры в компьютерных классах (в том числе - компьютер_1, компьютер_2).

Вывод. Таким образом, один и тот же объект может рассматриваться и как подсистема и как элемент в зависимости от цели и масштаба изучения.

Системы характеризуются наличием цели и интегративным свойством — несводимостью свойств системы к свойствам составляющих. Цель — мыслимый, желаемый управляющим субъектом образ результата деятельности системы.

Пример. Коллектив исследователей организует лабораторию по изучению научного вопроса. Работая в системе, вместе они достигают результатов, которые нельзя было бы получить, складывая сделанные независимо личные разработки каждого в отдельности.

Эмерджентность (англ. emergence — возникновение, появление нового) — наличие у системы свойств, не присущих ее подсистемам и элементам, а возникающих благодаря объединению их элементов в единую, целостную систему. Эмерджентность показывает, что система не сводится к аддитивной совокупности элементов и расчленяя систему на отдельные части, изучая каждую из них отдельности, нельзя познать все свойства системы в целом. Слабая с точки зрения поставленной цели эмерджентность системы означает, что систему можно оптимизировать, исключив «лишние» части.

Сильная эмерджментность не означает наличия интегративного свойства.

Пример. В результате химической реакции возникает вещество со свойствами, не присущими реагентам.

Механизм, разобранный на несколько частей, не сможет выполнить и малой части той работы, которую выполнял в собранном состоянии.

Состояние системы — это совокупность существенных для изучения свойств, которыми система в данный момент обладает, набор значений существенных параметров системы в определенный момент времени. Параметры систем могут иметь количественные (описанные численно) или качественные (описанные содержательно) значения. Если система переходит из одного состояния в другое, то она обладает поведением. Траектория системы это последовательность ее состояний, упорядоченная по времени.

Внешняя среда - множество объектов, которые не входят в систему, но могут влиять на ее состояния и поведение. Внешняя среда представляет собой ближайшее окружение системы, во взаимодействии с которым система формирует и проявляет свои свойства. Задача разделения на систему и ее внешнюю среду – одна из центральных и ее решение в каждом случае определяется целью исследования. Входной сигнал – совокупность параметров, определяющих влияние внешней среды на систему. Выходной сигнал – влияние системы на внешнюю среду. По взаимодействию с внешней средой системы характеризуются степенью открытости. Открытая система обменивается со средой веществом, энергией или информацией. Закрытая (изолированная, замкнутая) система не принимает входных сигналов и не выдает выходных.

Задание.

Выясните, обязательно ли окружающая среда системы сама может рассматриваться как система? Приведите доказательство или контрпример.

Т.к система это совокупность частей, рассматриваемых как единое целое и связанное определенной целью, то действительно окружающая среда системы может являться самой системой. Пример, дерево можно выделить из окружающей среды как систему, включающую в себя корень, ствол, ветки, листья.

Существуют ли в реальном или идеальном мире абсолютно закрытые системы? Ответ обосновать.

Абсолютно закрытых систем не существует, т.к система должна обменивать и взаимодействовать с окружающей средой, энергией или материей. Система всегда взаимодействует с окружающей средой в зависимости от степени её открытости и проведенных границ.

Предложите метод измерения и сравнения «открытости» или «замкнутости» систем в какой-либо предметной области, где, по вашему мнению, данные свойства можно оценить количественно.

Задание.

Приведите примеры систем с сильной и слабой эмерджентностью. Что нужно сделать с последними, чтобы в результате получить сильную эмерджентность?

Эмерджентность - внезапное появление новых качеств у системы, неожиданная случайность. Новые свойства возникают благодаря связям между конкретными элементами. Слабая эмерджентность системы означает, что систему можно оптимизировать, исключив лишние части. Сильная эмерджментность не означает наличия интегративного свойства. Примером сильной эмерджентности может быть машина ,например если у машины не будет такой важной части , как колеса или двигатель, то машина не поедет. слабая же эмерджентность наоборот может обойтись без какой либо части , продолжив при этом свою работу.примером может послужить кофе-машина ,например если в ней будет отсутствовать молоко, то она не прекратит свою работу , т.к она может работать при наличие других компонентов (молоко можно заменить водой, сливками…)

Пример. Система “Рынок” имеет подсистемы “Покупатель”, “Продавец”, элементы – единица товара, денежная единица. Большинство переменных, описывающих состояние данной системы – количественные, однако в расчет берутся и такие качественные показатели, как благоприятное мнение покупателей о каком-либо товаре, способность продавцов на предпринимательские риски в условиях данной экономической ситуации и др. Функционирование системы “Рынок” – процесс торговли – имеет целью обмен товара на деньги. С точки зрения подсистемы “Продавец” как самостоятельной системы цель торговли – продажа товара по наивысшей цене, с точки зрения системы “Покупатель” – покупка товара по наиболее низкой цене. Таким образом, цели подсистем могут противоречить друг другу, что не исключает достижения системой своей цели. Внешняя среда для системы “Рынок” определяется условиями, который созданы для него государством и окружающей природой. Внешняя среда дает системе “Рынок” множество входных сигналов: показатели заработной платы покупателей, устанавливаемый центральным банком курс иностранной валюты и т.д. Система “Рынок” выдает государству совокупность экономических показателей: объем продаж, благосостояние населения и т.д. Системы “Рынок”, “Покупатель”, “Продавец” открыты, поскольку находятся во взаимодействии со своей вешней средой.

Задание. Проанализируйте следующие системы: практическое занятие по системному анализу, автомобиль с водителем, спортивное соревнование, механические часы, экзамен в университете, отдел информатизации в банке.

Система-совокупность частей, рассматриваемых как единое целое и связанное определенной целью.

Если рассматривать такую систему как практическое занятие по системному анализу, то можно сказать, что его подсистемами является группа студентов и компьютеры. Элементами являются отдельные студенты и преподаватель. Окружающая среда: аудитория. Целью является получение знаний по системному анализу. Входными данными можно обозначить задание на практическое занятие, а выходными данными оценки за ответ. Эту систему можно назвать открытой, однако не полностью.

Если рассматривать такую систему как автомобиль с водителем, то подсистемами можно обозначить сам автомобиль и двигатель. Окружающая среда это воздух. Элементами являются кресло водителя и руль. Цели: добраться до определенного места назначения. Входные данные: остановка на светофоре. Выходные данные: трата бензина. Система является полностью открытой.

Спортивное соревнование является системой. Подсистемами является болельщики и соревнование. Элементами: отдельная группа болельщиков. Цели: достижение победы. Входные сигналы: кричалки с трибуны. Выходные сигналы: победа. Система открыта.

Экзамен в университете является системой. Подсистемами является сам экзамен и преподаватель с экзаменуемым. Окружающая среда-аудитория, в которой сдается экзамен. Элементами является: преподаватель, экзаменуемый и билеты. Входной сигнал: экзаменуемый тянет билет и отвечает на него. Выходной: оценка экзаменуемому.

Отдел информатизации в банке-система. Подсистема: сам отдел и аппаратура находящаяся в нем. Окружающая среда: помещение. Элементы: работники этого центра. Входной сигнал: интерисующий вопрос . Выходной: ответ на него.

В каждом случае выделите систему, окружающую среду, какие-либо две ее подсистемы, какие-либо два элемента. Укажите цели, входные и выходные сигналы. Что можно сказать об открытости систем?

Пример. Набор деталей для сборки механизма не является системой, так как отдельные детали не имеют связей и общей цели.

Задание. Приведите примеры объектов, которые не составляют систему, но становятся частью таковой при введении новых связей или элементов.

Магнитофон и кассета. По отдельности они не представляют собой ничего, но при взаимодействии они образуют систему.