Структура систем

Перед рассмотрением структуры систем необходимо ввести два основных понятия, а именно:

Блок – это функциональная составляющая системы, обладающая определенной емкостью, т.е. количеством одновременно находящихся в ней вещества, энергии, информации, в которой осуществляются процессы метаболизма.

Поток – это вектор, скалярной величиной которого является масса, энергия или информация входных и выходных параметров, переносимых между блоками системы.

Поток в структуре систем занимает двойственное положение: с одной стороны, он является продуктом системы и зависит от процессов метаболизма, протекающих в блоках этой системы; с другой стороны, именно он обеспечивает взаимодействие и взаимосвязь блоков между собой, т.е. выступает в роли «строителя» системы.

Блоки представляют собой достаточно сложные элементы, обладающие определенной структурой и свойствами, т.е. по сути являются подсистемами. Поэтому, их в сочетании с принадлежащими им потоками, при определенных допущениях можно рассматривать как самостоятельные системы.

Структура системы, её развитие, управление, саморегулирование и выполнение ею специфических функций целиком зависят от получения вещества, энергии и информации из окружающей среды, их передачи, накопления и переработки.

Отличительными характеристиками любой системы являются:

1. Размер – число переменных, из которых состоит система. При этом каждая переменная рассматривается как «черный ящик» хотя и обладает определенным набором собственных переменных, т.е. по сути является подсистемой.

2. Корреляция переменных – точность соответствия генерализованного направления эмпирическим данным. Эта характеристика определяется с помощью ряда признаков:

§ Мощность критерия – степень совпадения точек, соответствующих эмпирическим обозначениям на графике с линией регрессии, отражающей генерализованное направление (рис.1.). Выражается коэффициентом корреляции r, значение которого тем ближе к единице, чем точнее эмпирические точки совпадают с линией регрессии. При этом несовпадение указанных точек называют шумом.

Рис. 1. Корреляция между переменными А и В.

Точки – эмпирические данные;

График – линия регрессии, отражающей генерализованное направление.

§ Знак коэффициента корреляции - критерий, указывающий, будет увеличиваться (положительный) или уменьшаться (отрицательный) значение одной переменной при изменении значения другой.

§ Чувствительность – критерий, характеризующий величину изменения значения одной переменной, которая вызовет изменение значения другой.

§ Вероятность – адекватность корреляции переменных изменению тех или иных параметров системы во всем рассматриваемом диапазоне.

3. Причинность – характеристика, указывающая, какая из переменных является независимой (управляющей), а какая зависимой (управляемой). Выявляется обычно в результате опытной проверки функционирования системы.

4. Конфигурация системы - характеристика, определяемая особенностями взаимодействий между переменными (блоками) системы. Так, если одну или несколько переменных связать между собой или с другими переменными, то эта связь будет выражаться вектором, который может быть результатом сложения (вычитания) переменных или их наложения (усиления). В связи с этим, системы по конфигурации могут быть прямыми (цепными или линейными), разветвленными (сходящимися или расходящимися), циклическими или комбинированными (т.е. образованные сочетанием указанных типов) (рис.2).

Рис. 2. Основные типы конфигурации систем

а – прямая система; б – разветвленная сходящаяся система;

в – разветвленная расходящаяся система; г – циклическая система;

1,2,3 – переменные (блоки) системы;

М_вх, М_вых – соответственно входные и выходные параметры системы.

Наиболее важными аспектами конфигурации систем являются характерные блоки (переменные), которые рассматриваются с точки зрения обратной связи.

5. Выход системы – совокупность выходных (целевых) параметров системы. Он может быть двух типов:

§ Реальный выход, т.е. выраженный в виде массы, энергии, информации;

§ Иррациональный выход, т.е. это изменение формы, структуры, состояния системы в ответ на какое-то внешнее (входное) воздействие.

Обычно эти два типа выходов в той или иной форме проявляется одновременно.