Пространственные и временные связи

В связи с особой важностью рассмотрим классификацию связей на пространственные (структурные) и временные (причинно-следственные).

Пространственные связи. Связи такого типахарактеризуется наличием в пространстве некоторых фиксированных каналов связи, соединяющих в пространстве элементы системы. Тем самым структурные связи обеспечивают фиксацию структуры (как порядка) в пространстве.

Структурные связи подразделяют на статические и динамические. Если наполнитель каналов связи (т.е. сигнал) не перемещается от одного компонента системы к другому, то связь называется статической (структурной) связью. В противном случае, когда по связи проходит сигнал, она называется динамической связью. Примером, может служить пара проводов соединяющая два телефонных аппарата. Когда потока электроэнергии по этим проводам отсутствует, то провода выступают в роли статической связи. Если по каналу связи пропускается поток электроэнергии, то связь становится динамической структурной связью. Так во время телефонного разговора (или вызова абонента) по проводам проходит электрический сигнал – провода выступают в роли динамической связи. Если поток перестает пропускаться по каналу связи, то связь вновь становится статической.

Принципиальное различие между видами структурной связи заключается в следующем. Статическая связь никак себя не проявляет, если на нее не воздействует поток. Только пропуская поток, связь себя проявляет. Но это уже будет динамическая связь.

Судить о наличии той или иной статической связи можно только при попытке преобразовать статическую связь в динамическую. Для этого по связи следует пропустить некий поток. Так, для того, чтобы определить, связаны ли два сосуда, нужно пройти по связывающей их трубе или пропустить по этой трубе, например, воду.

Пропускная способность любого реального канала связи ограничена. Если канал не может пропустить данный поток, то связь разрушается. Действительно, если по телефонному каналу пропустить достаточно большой ток, то провод попросту перегорит и структурная связь будет нарушена. Следовательно, за счет динамизма связей происходит сохранение структуры при внешних воздействиях.

Резюмируя, можно отметить, что статические связи обеспечивают качество системы, а динамические связи – свойства этой системы. При этом для реализации интегративного свойства системные связи должны быть динамическими.

Структурные связи обладают относительной независимостью от элементов системы. Одна и та же система может быть представлена разными структурами в зависимости от решаемых при этом задач. Поэтому при конструировании, сначала формируют статические связи. В качестве примера рассмотрим радиоприемник. При его конструировании в зависимости от предъявляемых требований (поставленной цели) разрабатывают структурную схему, согласно которой в корпусе (на плате) определенным образом располагают радиодетали и соединяют их необходимыми проводами, т.е. собирают радиоприемник: сформирована структура радиоприемника - система построена. Однако для того, чтобы достичь поставленной цели – слушать радиопередачи, необходимо включить радиоприемник. Это означает попытку пропустить через него поток электроэнергии. В том случае, если электрический сигнал заданным образом проходит по определенным структурным элементам, радиоприемник начинает функционировать.

В системах связи между элементами далеко не всегда должны устанавливаться однозначно. Однако существуют некоторые общие правила формирования таких связей. Так, например, говорят, что «система должна быть собрана правильно». Это означает, что для успешного функционирования системы необходимо определенным образом («правильно») совместить входы одних элементов с выходами других элементов. Так, если передается радиосигнал, то он должен идти от передатчика к приемнику. Если формируется связь между бензоколонкой и автомобилем, то соответствующий шланг от бензоколонки должен быть вставлен в бензобак автомобиля (только в этом случае можно достичь цели: наполнить бензобак автомобиля топливом), если в электрическом фонарике предусмотрено несколько батареек, то они должны быть сориентированы в определенной последовательности, например, плюс, затем минус, затем опять плюс и т.д. В целом ряде систем элементы в пространстве должны располагаться друг относительно друга определенным образом. В этом случае говорят об упорядоченных системах. Например, номера домов на одной улице должны располагаться в строгом порядке.

Для функционирования системы у нее по каналам связей должен перемещаться определенный объект (сигнал). Необходимым условием этого является наличие некой движущей силы (например, разности обобщенных потенциалов), которая будет понуждать этот объект перемещаться по каналу связи.

Элементарные связи между элементами системы могут реализовываться одним из двух способов: последовательно (Рис.2.1.) или параллельно (Рис.2.2.). Последовательное соединение элементов характеризуется тем, что выход предыдущего элемента связан с единственным входом последующего элемента. Это накладывает дополнительные ограничения на режимы работы всех элементов: система, состоящая только из последовательных связей, может находиться только в одном из двух состояний: она работоспособна или не работоспособна. Действительно, если, например, вышел из строя лишь один элемент, то этого достаточно, чтобы система в целом была не работоспособна.

Параллельное соединение элементов характеризуется наличием связи выхода элемента со входами по крайней мере двух последующих элементов. При таком соединении элементы могут вести себя относительно свободно (для двух включенных параллельно двух элементов возможно четыре состояния системы, трех – 8 и т.д.).

Рис.2.1. Последовательное соединение Рис.2.2. Параллельное соединение

В реальных системах обычно встречаются и те, и другие виды соединения элементов. Примером может выступать технологическая линия. Если после данной операции перерабатываемый продукт подается на вход только единственной последующей технологической операции, то эта пара операций соединена последовательно. Если же на некоторых участках технологической линии выполнение последующей операции предусмотрено одновременно на нескольких единицах оборудования, то такие единицы оборудования могут считаться соединенными параллельно.

Заметим, что последовательному и параллельному соединению соответствуют операции, реализующие соответственно математические логические операции: конъюнкции и дизъюнкции.

Одна и та же система может быть представлена разными структурами в зависимости от стадии познания объектов или процессов, от аспекта их рассмотрения, цели создания и т.д. При этом по мере развития исследований или в ходе проектирования структура системы может изменяться.

Следует знать, что при образовании любой связи всегда выделяется энергия.

Причинно-следственные (временные) связи. Понятие причинно-следственной или каузальной связи (causality) достаточно сложное понятие. Здесь мы приведем так называемое обыденное ее определение. Если наступление события X приводит к наступлению (вернее изменению вероятности наступления) события Y, то говорят, что между ними имеет место причинно-следственная связь (Х – причина, а Y - ее следствие). В системах причинно-следственная связь связывает выход одного элемента со входом другого (других) элемента.

По каналам причинно-следственной связи передаются потоки не вещества, энергии или информации, а процессов или свойств. Причем это перемещение осуществляется не в пространстве, а во времени. Причинно-следственной связи обеспечиваю порядок в системе во времени, т.е. структурируя (упорядочивая) функционирование системы.

При наличии причинно-следственные связи происходящее в одном месте «нечто» через некоторое время обусловливает появление (в том же или ином месте) «чего-то». Так, если блеснула молния, то через некоторое время слышится гром.

Причинно-следственные и структурные составляют диалектическую пару. С одной стороны причинно-следственные связи невозможны без наличия структурных связей и наоборот. По существу, функции компонентов системы обеспечиваются причинно-следственными связями, но реализация функций обеспечивается наличием структурных связей. С другой стороны наличие структурной связи может обусловить наличие соответствующей причинно-следственной связи.

Двигатель внутреннего сгорания работает только при наличии топлива: если есть подача топлива, то двигатель сможет работать, в противном случае двигатель однозначно работать не будет. Однако топливо должно подаваться в камеры сгорания, например по бензопроводу, который является компонентом структурной связи (без наличия исправного бензопровода двигатель не работает).

Вместе с тем эти связи находятся в постоянном противодействии. Так наличие структурной связи может убрать причину (может быть перекрыт кран бензопровода), но временные связи могут разрушить статические связи (со временем, например, из-за коррозии трубопровод может дать течь).