lab1_Systems

Лабораторная работа №1

1. Принципы системного подхода. Свойства систем и их классификация (2 часа)

Цель занятия: Научиться осуществлять классификацию систем по различным признакам, понять ее необходимость и предназначение в процессе реализации системного подхода.

Пояснение к занятию

Слово «система» происходит от древнегреческого слова systema, которое имело значение – составленное из частей целое. Философское видение организованности, упорядоченности и целостности объектов бытия и феноменов познания сохранилось с античных времен до наших дней, переживая резонные периоды своих кризисов и последующих возрождений, по мере того как человечество осваивало новые виды и формы целостных объединений различных объектов и явлений.

Организованность, взаимосвязанность и целостность рассматривают в качестве основных свойств систем многочисленные определения, встречающиеся в современной науке. Понятие системы это способ найти простое в сложном в целях упрощения анализа.

Исследование объекта как системы предполагает использование ряда систем представлений (категорий) среди которых основными являются:

o структурное представление;

o функциональные представление; o макроскопическое представление; o микроскопическое представление; o иерархическое представление;

oпроцессуальное представление.

Взависимости от воздействия на окружение и характер взаимодействия с другими системами функции систем можно расположить по возрастающему рангу следующим образом:

o пассивное существование; o материал для других систем;

o обслуживание систем более высокого порядка; o противостояние другим системам (выживание); o поглощение других систем (экспансия);

o преобразование других систем и сред (активная роль).

Системные свойства Эмерджентность – свойство систем, обусловливающее появление

новых свойств и качеств, не присущих элементам, входящих в состав системы.

Целостность системы означает, что каждый элемент системы вносит вклад в реализацию целевой функции системы.

Организованность – сложное свойство систем, заключающиеся в наличие структуры и функционирования (поведения).

Функциональность – это проявление определенных свойств (функций) при взаимодействии с внешней средой.

1

Структурность – это упорядоченность системы, определенный набор и расположение элементов со связями между ними.

Свойство роста (развития).

Фундаментальным свойством систем является устойчивость. Надежность – свойство сохранения структуры систем. Адаптируемость – свойство изменять поведение или структуру с

целью сохранения, улучшения или приобретение новых качеств в условиях изменения внешней среды.

Классификация систем

Система может быть охарактеризована одним или несколькими признаками и соответственно ей может быть найдено место в различных классификациях, каждая из которых может быть полезной при выборе методологии исследования.

Обычно цель классификации ограничить выбор подходов к отображению систем, выработать язык описания, подходящий для соответствующего класса.

Таблица 1

Критерии классификации систем

	Основание (критерий)	Классы систем
	классификации
	По взаимодействию с внешней средой	Открытые
		Закрытые
		Комбинированные
	По структуре	Простые
		Сложные
		Большие
	По характеру функций	Специализированные
		Многофункциональные
		(универсальные)
	По характеру развития	Стабильные
		Развивающиеся
	По степени организованности	Хорошо организованные
		Плохо организованные(диффузные)
	По сложности поведения	Автоматические
		Решающие
		Самоорганизующиеся
		Предвидящие
		Превращающиеся
	По характеру связи между	Детерминированные
	элементами	Стохастические
	По характеру структуры управления	Централизованные
		Децентрализованные
	По назначению	Производящие
		Управляющие
		Обслуживающие

2

Задание 1. Провести классификацию системы с учетом всех основных классификационных признаков. Результат занести в таблицу

2.

Таблица 2 Наименование объекта классификации – Высшее учебное

заведение

	№	Признак	Класс объекта по	Обоснование
	п.п.	классификации	признаку
	1	По степени	Хорошо	Действует по
		организованности	организованная	установленным законам
	2	По	Открытая	Взаимодействует с
		взаимодействию с
				окружающей средой
		внешней средой
	3	По структуре	Сложная	Много элементов,
				сложные связи
		По характеру		Поведение можно
	4	связи между	Стохастическая	предсказать только с
		элементами		некоторой вероятностью

Данная система удовлетворяет потребность общества в обучении. Цель рассматриваемой системы – обучение людей.

Пример 1. Описать входные, выходные данные, возможные состояния системы ВУЗ (цель - обучение студентов).

Примерами параметров системы могут быть: входные - уровень подготовки поступающих, уровень проведения вступительных экзаменов; выходные - уровень профессиональной подготовки и адаптационные возможности молодых специалистов после окончания ВУЗа; внутренние - уровень и качество научной методической работы, уровень организации самостоятельной работы студентов, профессиональный уровень и состав преподавателей ВУЗа.

Пример 2. Указать подсистемы системы приведенной в предыдущем примере.

Примерами подсистем системы ВУЗ могут быть такие системы: деканат (цель - управления факультетом), бухгалтерия (цель - обеспечение финансово-экономической жизни ВУЗа), студенческий совет (цель этой подсистемы - обеспечение студенческого самоуправления) и др.

Пример 3. Классифицировать приведенные выше системы и подсистемы.

Системы - "ВУЗ", "Деканат", "Бухгалтерия", "Студенческий совет" можно отнести:

o по взаимоотношениям со средой – к открытым;

o по происхождению – к смешанным (организационного типа); o по описанию – к смешанным;

o по управлению – к комбинированным;

o по функционированию – типа непараметрических систем.

3

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

ПЕРВАЯ ЧАСТЬ (2 часа)

1.В текстовом процессоре WORD заполните сначала титульный лист.

2.Сохраните файл под следующим именем: ФАМИЛИЯ-группа-ЛР- 1.doc.

3.На второй и последующих страницах выполните следующие 3 задания из своего варианта (указанного преподавателем)

индивидуального задания 1.1.

Аудиторные задачи для самостоятельного решения

Задание 1 (общее). Указать пропущенные атрибуты системы и охарактеризовать их:

№

Вход

Выход

Цель

Система

1

Студенты

Знание темы

Лекция

2

Студенты

Оценка

Проверка знаний

3

Текущее время

Показ времени

4

Передвижение

Автомобиль

5

Предмет коллекции

Антиквариат

Автомобиль

6

Специалист

Студент

7

Семья

8

Защита прав

Государство

Задание 2 (индивидуальное). Классифицировать заданные Вам

системы по признакам:

o • по взаимоотношениям со средой;

o

• по происхождению;

o

• по описанию;

o

• по управлению;

o

• по функционированию.

Запись оформить в виде таблицы 3.

Таблица 3

№

Признак

Класс объекта по

Обоснование

п.п.

классификации

признаку

1

2

3

4

Задание 3 (индивидуальное). Для каждой из приведенных систем дайте характеристику назначения и цели.

4

2. Информационное описание системы (2 часа)

Информационное описание системы часто позволяет нам получать дополнительную информацию о системе, извлекать новые знания о системе, решать информационно-логические задачи, исследовать инфологические модели систем.

Образцы решения информационно-логических задач

Табличный способ решения логических задач также прост и нагляден, но его можно использовать только в том случае, когда требуется установить соответствие между двумя множествами. Он более удобен, когда множества имеют по пять-шесть элементов. Рассмотрим табличный способ на примере решения задачи.

Пример. Вадим, Сергей и Михаил хотят в будущем стать агрономом, трактористом и экономистом. На вопрос, кем хотел бы стать каждый из них, один ответил: «Вадим хочет быть агрономом, Сергей не хочет быть агрономом, а Михаил не хочет быть экономистом». Впоследствии выяснилось, что в этом ответе только одно утверждение верно, а два других ложны. Кем хочет стать каждый из мальчиков?

Решение.

Пример (Футбол) 1.

Четыре футбольных команды: итальянская команда «Милан», испанская – «Реал», российская – «Зенит», английская – «Челси» встретились в групповом этапе лиги чемпионов по футболу. Их тренировали тренеры из этих же четырех стран: итальянец Антонио,

5

испанец Родриго, русский Николай, англичанин Джон. Известно, что национальность у всех четырех тренеров не совпадала с национальностью команд. Требуется определить тренера каждой команды, если известно:

а) Зенит не тренируется у Джона и Антонио.

б) Милан обещал никогда не брать Джона главным тренером.

Решение.

Решая задачу, мы заведомо знаем, что у каждой команды только один тренер.

Чтобы решить задачу табличным способом, нужно знать следующие правила:

1.В каждой строке и в каждом столбце таблицы может стоять только один знак соответствия (например «+»).

2.Если в строке (или столбце) все «места», кроме одного, заняты элементарным запретом (знак несоответствия, например «-»), то на свободное место нужно поставить знак «+»; если в строке (или столбце) уже есть знак «+», то все остальные места должны быть заняты знаком

«-».

Таким образом, решение будет доведено до конца, когда мы сумеем разместить по одному плюсу в каждом ряду и колонке, обозначив таким образом, тренеров всех четырех команд.

А теперь приступаем к решению задачи.

Нам известно, что ни у одной из команд национальность тренера и команды не совпадали, а также, что «Зенит» не тренируется у Джона и Антонио, значит у этой команды тренер не Джон и не Антонио; а «Милан» обещал никогда не брать Джона тренером, значит у команды «Милан» тренер не Джон. Если проставить соответствующие минусы, то таблица будет выглядеть так:

Команда	Италия –	Испания –	Россия –	Англия –
Тренер	«Милан»	«Реал»	«Зенит»	«Челси»
Итальянец Антонио	-		-
Испанец Родриго		-
Русский Николай			-
Англичанин Джон	-		-	-

Таким образом, становится ясно, что у «Зенита» тренер Родриго (методом исключения). Поставим «+» напротив Родриго в колонке «Зенит» и заполним свободные клетки в его ряду минусами:

Команда	Италия –	Испания –	Россия –	Англия –
Тренер	«Милан»	«Реал»	«Зенит»	«Челси»
Итальянец Антонио	-		-
Испанец Родриго	-	-	+	-
Русский Николай			-
Англичанин Джон	-		-	-

6

Теперь можно сделать вывод, что тренер «Милана» – Николай. Поставим «+» напротив Николая и заполним свободные клетки в его ряду минусами. Теперь видно, что «Челси» тренирует Антонио, а «Реал» - Джон.

Ответ. Российская команда «Зенит» тренируется у испанца Родриго; итальянская команда «Милан» тренируется у русского Николая; английская команда «Челси» тренируется у итальянца Антонио; испанская

При использовании этого способа условия, которые содержит задача, и результаты рассуждений фиксируются с помощью специально составленных таблиц.

Пример 2. В симфонический оркестр приняли на работу трёх музыкантов: Брауна, Смита и Вессона, умеющих играть на скрипке, флейте, альте, кларнете, гобое и трубе.

Известно, что:

1.Смит самый высокий;

2.играющий на скрипке меньше ростом играющего на флейте;

3.играющие на скрипке и флейте и Браун любят пиццу;

4.когда между альтистом и трубачом возникает ссора, Смит мирит их;

5.Браун не умеет играть ни на трубе, ни на гобое.

На каких инструментах играет каждый из музыкантов, если каждый владеет двумя инструментами?

Решение. Составим таблицу и отразим в ней условия задачи, заполнив соответствующие клетки цифрами 0 и 1 в зависимости от того, ложно или истинно соответствующее высказывание.

Так как музыкантов трoе, инструментов шесть и каждый владеет только двумя инструментами, получается, что каждый музыкант играет на инструментах, которыми остальные не владеют.

Из условия 4 следует, что Смит не играет ни на альте, ни на трубе, а из условий 3 и 5, что Браун не умеет играть на скрипке, флейте, трубе и гобое. Следовательно, инструменты Брауна — альт и кларнет. Занесем это в таблицу, а оставшиеся клетки столбцов "альт" и "кларнет" заполним нулями:

	скрипка	флейта	альт	кларнет	гобой	труба
Браун	0	0	1	1	0	0
Смит			0	0		0
Вессон			0	0

Из таблицы видно, что на трубе может играть только Вессон.

Из условий 1 и 2 следует, что Смит не скрипач. Так как на скрипке не играет ни Браун, ни Смит, то скрипачом является Вессон. Оба инструмента, на которых играет Вессон, теперь определены, поэтому остальные клетки строки "Вессон" можно заполнить нулями:

скрипка флейта альт кларнет гобой труба

7

Браун	0	0	1	1	0	0
Смит	0		0	0		0
Вессон	1	0	0	0	0	1

Из таблицы видно, что играть на флейте и на гобое может только Смит.

	скрипка	флейта	альт	кларнет	гобой	труба
Браун	0	0	1	1	0	0
Смит	0	1	0	0	1	0
Вессон	1	0	0	0	0	1

Ответ: Браун играет на альте и кларнете, Смит — на флейте и гобое, Вессон — на скрипке и трубе.

Пример 3. Три дочери писательницы Дорис Кей — Джуди, Айрис и Линда, тоже очень талантливы. Они приобрели известность в разных видах искусств — пении, балете и кино. Все они живут в разных городах, поэтому Дорис часто звонит им в Париж, Рим и Чикаго.

Известно, что:

1.Джуди живет не в Париже, а Линда — не в Риме;

2.парижанка не снимается в кино;

3.та, кто живет в Риме, певица;

4.Линда равнодушна к балету.

Где живет Айрис, и какова ее профессия?

Решение. Составим таблицу и отразим в ней условия 1 и 4, заполнив клетки цифрами 0 и 1 в зависимости от того, ложно или истинно соответствующее высказывание:

Париж	Рим	Чикаго		Пение	Балет	Кино
0			Джуди
			Айрис
	0		Линда		0

Далее рассуждаем следующим образом. Так как Линда живет не в Риме, то, согласно условию 3, она не певица. В клетку, соответствующую строке "Линда" и столбцу "Пение", ставим 0.

Из таблицы сразу видно, что Линда киноактриса, а Джуди и Айрис не снимаются в кино.

Париж	Рим	Чикаго		Пение	Балет	Кино
0			Джуди			0
			Айрис			0
	0		Линда	0	0	1

8

Согласно условию 2, парижанка не снимается в кино, следовательно, Линда живет не в Париже. Но она живет и не в Риме. Следовательно, Линда живет в Чикаго. Так как Линда и Джуди живут не в Париже, там живет Айрис. Джуди живет в Риме и, согласно условию 3, является певицей. А так как Линда киноактриса, то Айрис балерина.

В результате постепенного заполнения получаем следующую таблицу:

Париж	Рим	Чикаго		Пение	Балет	Кино
0	0	1	Джуди	1	0	0
1	0	0	Айрис	0	1	0
0	0	1	Линда	0	0	1

Ответ. Айрис балерина. Она живет в Париже.

Пример 4. Владимир, Игорь и Сергей преподают математику, физику и литературу, а живут они в Рязани, Туле и Ярославле. Известно также, что Владимир живет не в Рязани, Игорь живет не в Туле, рязанец

– не физик, Игорь – не математик, туляк преподает литературу. Кто где живет и что преподает?

Решение. Составим таблицу 3 x 3, выбрав основными параметрами имена и города. Тогда, учитывая, что рязанец – не физик, а туляк – литератор, получаем, что рязанец – математик, а житель Ярославля – физик.

	Рязань	Тула	Ярославль
Владимир	- м	+ л	- Ф
Игорь	- м	- л	+ Ф
Сергей	+ м	- л	- Ф

Ответ: виден из таблицы.

Пример 5.В конкурсе «А ну-ка, парни!» в финал вышли четыре мальчика: Никита, Руслан, Сергей и Толя. Девочки решили поделиться своими предположениями об итоговом распределении мест:

Оля: Сережа точно будет вторым. А Толик – четвертым. Аня: Уверена, что Никита будет первым, а вторым – Руслан.

Кристина: Ерунда. Это Никита будет вторым, а Толик - третьим. Когда подвели итоги, оказалось, что каждая девочка была права

только в одном из своих прогнозов. Какое место заняли Никита, Руслан, Сергей и Толя? (В ответе перечислить подряд без пробелов места мальчиков в указанном порядке имен)

9

Решение.				Сергей
		Никита	Руслан		Толя
Оля				II	IV
Аня		I	II
Кристина		II			III
				Сергей
		Никита	Руслан		Толя
Оля				II	IV
Аня		I	II
Кристина		II			III

Ответ: 1423.

ВТОРАЯ ЧАСТЬ (2 часа)

1.В том же файле под именем: ФАМИЛИЯ-группа-ЛР-1.doc выполните индивидуальное задание 1.2 из своего варианта.

2.Сохраните файл и скопируйте его на внешний носитель типа USB (флешка).

3.Дорешайте недовыполненные аудиторные задания дома (задание на СРС).

4.Распечатайте его на принтере и приносите на защиту к следующему занятию.

10