Определение понятия система. Сущность системного подхода

Понятие «система» является вполне привычным и интуи­тивно понятным. Оно используется в различных областях знания и в самых разных контекстах. Содержание этого по­нятия так же, как и содержания понятий «информация», «модель», «управление», очень многогранно.

Понятие системы мы применяем:

• к реальным физическим объектам (Солнечная система, молекула как система атомов, компьютер как совокуп­ность аппаратного и программного обеспечения);

• к абстрактным объектам, являющимися продуктами тео­ретического обобщения (система счисления, система син­таксических правил русского языка, периодическая сис­тема элементов Д. И. Менделеева);

• к процессам, включающим человеческую деятельность (система образования, система подготовки авиадиспетче­ров, система телевещания, система работы актера над со­бой К. С. Станиславского).

Общим для всех систем является то, что они состоят из элементов, эти элементы связаны между собой, все вместе они выполняют общие функции, что позволяет рассматри­вать их как единое целое.

Пример. Все следующие объекты можно рассматривать как систе­мы: кристалл как система атомов, живой организм как система живых клеток, компьютер, коллектив класса, промышленное предприятие, телекоммуникационная сеть, научная теория, Вселенная как система звёзд и планет.

Согласно общей теории систем любой реальный объект (предмет, явление, событие) можно рассматривать как сис­тему. В то же время любую систему можно рассматривать как самостоятельный объект. Возникает вопрос: может быть, понятия «объект» и «система» — синонимы? И да, и нет. Они употребляются в разных контекстах, отражают разные взгляды на объект.

Пример. Когда вы говорите: «Пойду поработаю на компьютере» или «Компьютер — это не игрушка», то относитесь к компьютеру как к объекту. А в высказываниях «Основ­ными устройствами компьютера являются процессор, память, системная шина, устройства ввода-вывода» или «Компьютер — это совокупность аппаратного и програм­много обеспечения» компьютер рассматривается как си­стема. Нередко уже в названиях объектов отражается их систем­ный характер, то есть то, что они состоят из взаимосвязан­ных элементов.

Пример. Названия объектов, в которых отражен системный хар-рактер этих объектов: система отсчета, система охлажде­ния двигателя, банковская система, система социально­го обеспечения, операционная система ЭВМ, система не­равенств, сердечно-сосудистая система, система безопас­ности, автоматизированная система управления техно­логическим процессом (АСУТП), файловая система компьютера и так далее.

Чтобы какой-то объект можно было рассматривать как систему, необходимо прежде всего уметь выделять в нем основные составляющие его элементы и взаимосвязи между ними. Причем, связи между элементами могут имет различ­ную природу: физическую, химическую, биологическую, со­циальную и др.

Пример:

 

Название объекта-системы	Основные элементы	Основные взаимосвязи
Солнечная система	Солнце и планеты	Гравитационные взаимодействия
Промышленное предприятие	Цеха и отделы	Материальные, финансовые и ин­формационные потоки между цеха­ми и отделами
Система линейных уравнений	Отдельные уравнения	Присутствие одних и тех же пере­менных в различных уравнениях
Операционная система	Программные модули	Ссылки, обеспечивающие передачу управления от одного модуля к дру­гому

Совокупность выделенных отношений (взаимосвязей) между элементами системы принято называть структурой системы. Часто структура системы моделируется в виде гра­фа, вершины которого — элементы системы, а ребра — свя­зи между ними.

Пример. На рисунке 1.1.1 изображена структура фразы А.С.Пуш­кина

«Издревле сладостный союз Поэтов меж собой связует», где стрелками показаны непосредственные синтаксиче­ские зависимости.

На рисунке 1.1.2 изображена структура молекулы воды. На рисунке 1.1.3 изображена структура локальной сети, организованной по кольцевому принципу.

Рис. 1.1.1. Структура Рис. 1.1.2. Рис. 1.1.3. Кольцевая

фразы Структура структура локальной

молекулы воды сети

В рамках одной и той же системы в зависимости от реша­емой задачи (поставленной цели исследования) можно выде­лить различные структуры, то есть по-разному провести структуризацию.

Пример. Структурной единицей (элементом) предприятия может быть как цех, так и участок или рабочее место; соответ­ственно меняются и виды связей.

Пример. В системе «школа» можно выделить структуру управле­ния (модель этой структуры представлена на рисунке 1.1.4), структуру параллелей классов (рисунок 1.1.5), структуру профильных классов (рисунок 1.1.6) и др.

Рис. 1.1.4. Фрагмент структуры управления школой

Рис. 1.1.5. Структура «параллелей» школы

 

Профили		Ступени
Начальная школа	Среднее звено	Старшие классы
Общеобразовательные классы	1а 2а За 16 26 36	5а 6а 7а 8а 9а 56 66 76
Физико-математические классы		5в 86 96	10а 11а
Классы гуманитарного профиля		6в 7в 8в 9в
Классы, занимающиеся по профилю «Информационные техонлогии»	1в	8г9г	10в Ив

Ступени

Профили Начальная Среднее Старшие

школа звено классы

Общеобразовательные классы 1а 2а За 5а 6а 7а 8а 9а

16 26 36 56 66 76 ___________________

Физико-математические 5в 86 96 10а 11а
классы_____________________________________________________________

Классы гуманитарного 6в 7в 8в 9в 106
профиля ___________________________

Классы, занимающиеся по 1в 8г9г 10в Ив

профилю «Информационные

техонлогии» _________________ |_______________________________________

Рис. 1.1.6. Структура профильных классов школы

Отличительной особенностью системы является наличие У нее таких качеств или функций, которые не свойственны ни одному ее элементу, ни одной ее подсистеме, взятым в отдель­ности. Это свойство системы называется эмерджентностью.

Пример. Если телевизор или радиоприемник разобрать на части, то они не смогут выполнять функции по приему и транс­ляции теле- и радиопередач.

Пример. Глаэы романа по отдельности не передают сюжета и за­мысла автора во всей его полноте.

Пример. Учительский коллектив, администрация школы, учеб­ники и учебные пособия, программы обучения, родите­ли, школьные помещения, оборудование кабинетов и т.д., взятые по отдельности, не могут обеспечить образо­вательный процесс.

Пример. Каждый из учеников вашего класса имеет свой харак­тер, индивидуальные особенности. У класса, как единого коллектива, тоже есть свой неповторимый «характер», присущие ему свойства и особенности, которые невоз­можно напрямую связать с особенностяим составляю­щих класс учеников. Это и есть одно из проявлений свойства эмерджентости.

Системы можно сравнивать между собой. Параметры, по которым оценивается система, выбираются в зависимости от целей сравнения. Оценки могут быть количественными и ка­чественными.

Пример. Два класса могут сравниваться по количеству учеников, успеваемости, по результатам спортивных состязаний и пр.

Пример. Компьютеры можно сравнивать по производительности, но­визне установленных программных средств, дизайну и пр.

Пример. Параметрами литературного произведения могут быть-" жанр, количество персонажей, динамизм действий, вы­раженность авторской позиции и пр.

Пример. Параметрами справочной системы могут быть: коли­чество содержащихся в ней документов, удобство поль­зования, полнота отражения данной области действите­льности, периодичность ее обновления и пр. Если какой-то параметр системы изменяется, то это свиде­тельствует о протекании в ней каких-то процессов. Измене­ние значения параметра — это, по сути, результат процесса.

Пример. Успеваемость класса выросла. Это может свидетельство­вать, в частности, о возрастании интереса учеников к учебе.

Пример. Количество документов, содержащихся в справочной си­стеме, увеличилось. Это результат выполнения процедур ввода новых документов, их размещения в хранилище, изменения каталога системы.

Очевидно, что понятие «процесс» тесно связано с поняти­ем «изменение параметров системы». Это можно сформули­ровать следующим образом: под процессом понимается упо­рядоченная последовательность состояний системы. Упорядоченность чаще всего определяется в связи с вре­менными характеристиками, то есть изменением того или иного параметра с течением времени.

Изменение состава и структуры системы — удаление или добавление элементов или связей — это результат каких-то процессов. Заметим, что удаление элемента системы или по­явление нового всегда приводят к изменению взаимосвязей. Изменение взаимосвязей (например, ослабление или резкое усиление связи между какими-то элементами) влечет за со­бой изменение значений параметров системы.

Системы бывают самых разных видов:

• материальные и информационные (абстрактные);

• простые и сложные;

• естественные и искусственные (конструктивные);

• неорганические и органические;

• статичные и динамичные;

• детерминированные (вполне определенные) и стохастиче­ские (вероятностные);

• замкнутые и открытые;

• стационарные и нестационарные;

• стабильные и нестабильные;

• устойчивые и изменяющиеся;

• развивающиеся и деградирующие.

Эти и другие аспекты изучаются в таких отраслях науч­ного знания как системный анализ, общая теория систем, синергетика и пр.

Согласно общей теории систем любой реальный объект можно рассматривать как единое целое. В этом суть систем­ного подхода.

Объект становится для нас системой, когда мы рассмат­риваем его с какой-либо вполне определенной целью, дости­жение которой невозможно без анализа его состава, структу­ры и функций.

Система — это:

• внутренне организованная целостность, элементы кото­рой взаимосвязаны так, что возникает, как минимум, одно новое интегративное качество, не свойственное ни одному из элементов этой целостности;

• организованное множество структурных элементов, взаи­мосвязанных и выполняющих определенные функции;

• любой объект, который одновременно рассматривается и как единое целое, и как совокупность разнородных эле­ментов (объектов), объединенных для достижения опре­деленного результата.

Элемент системы — составная часть системы, объект, вы­полняющий определенные функции в системе и в рамках данной задачи не подлежащий дальнейшему делению на ча­сти. В зависимости от вида системы элементами системы мо­гут быть предметы, свойства, состояния, связи, отношения, этапы, циклы, уровни функционирования и развития.

Структура системы — внутренняя организация системы, способ взаимосвязи и взаимодействия элементов, составляю­щих систему.

Структуризация — выделение в системе элементов и свя­зей между элементами, то есть определение того, как эле­менты соотносятся друг с другом.

Подсистема — совокупность элементов системы (чаще всего с их взаимосвязями). Этот термин используется для обозначения самостоятельной (допускающей относительное обособление) части системы, цель которой подчинена цели функционирования системы в целом.

Декомпозиция системы — разбиение системы на подсис­темы.

Свойства системы;

1. Целостность и делимость. С одной стороны, система — это совокупность объектов, которые могут быть рассмот­рены как единое целое, мысленно ограниченное в про­странстве или времени. С другой стороны, в системе мо­гут быть выделены составляющие ее элементы. Удаление из системы элемента изменяет ее свойства.

2. Структурность (взаимосвязность элементов). Характе­ристики системы, ее поведение зависят не только от свойств составляющих ее элементов, но и от способа их взаимосвязи, то есть от структуры системы.

3. Неоднозначность соответствия «система — струк­тура системы». Поскольку структура — это только не­которая характеристика системы, то в зависимости от це­лей системы, можно выделить разные связи, признаки и свойства системы в качестве структурных. То есть в об­щем случае однозначного соответствия между системой и ее структурой нет.

4. Интегративность. Системе присущи интегративные (системные) свойства, которые не свойственны ни одному из ее элементов в отдельности, но зависят от их свойств.

5. Иерархичность. При изменении цели (задач) исследова­ния каждый элемент или совокупность нескольких эле­ментов системы могут рассматриваться как новые систе­мы (подсистемы), а исследуемая система — как элемент более широкой системы (надсистемы).

6. Взаимодействие со средой. Система проявляет свои свойства в процессе взаимодействия со средой.

Всестороннее исследование системы (особенно большой и сложной), как правило, требует построения множества мо­делей, каждая из которых описывает лишь определенный аспект системы.

Система характеризуется функциями, назначением, вхо­дами и выходами, внутренним состоянием.

Система оценивается определенным набором качествен­ных и количественных показателей — параметров системы.

Наиболее общие типы систем:

• эмпирические, среди которых выделяют:

• неживые (неорганические): физические, химические, геологические и другие системы; особый класс — тех­нические системы, создаваемые человеком;

• живые (органические): все живые организмы от про­стейших биологических организмов до экосистемы Земли в целом;

• абстрактные: системы понятий, системы умозаключений,
системы знаний и представлений, концепции, теории
и пр.

Процесс — упорядоченная последовательность состояний системы.

Изменение качественных или количественных характе­ристик, состава или структуры системы есть результат како­го-либо процесса, протекающего в системе.

Удаление элемента из системы или появление нового все­гда приводят к изменению системных связей.

Изменение связей между элементами влечет за собой из­менение параметров системы, то есть её качественных или количественных характеристик.

Задание 1

Сформулируйте сущность системного подхода применительно к изучению информатики.

Задание 2

Рассмотрите перечисленные в таблице объекты с позиции сис­темного подхода. Выделите их элементы и основные подсисте­мы в зависимости от цели исследования объекта. Заполните таблицу.

 

Объект	Цель исследования	Основные подсистемы	Элементы системы
Литературное произведение	Подготовить рукопись к типо­графской печати