Сударственном аппарате и т.п

Классификация систем. Большие и сложные системы

Попытаемся провести теперь классификацию систем. Системы классифицируют по следующим признакам:

- по происхождению;

- по типам входных, выходных и внутренних переменных;

- по типам связей между входными и выходными переменными;

- по способу управления;

- по ресурсной обеспеченности управления.

Рассмотрим два последних признака классификации как наиболее важные.

Способы управления системой. В зависимости от того, как осуществляется управление системой, классификация по этому признаку может быть представлена следующим образом.

Первый уровень классификации определяется тем, входит ли управляющий блок в систему (самоуправляемые) или является внешним по отношению к ней (управляемые извне); выделяется также класс систем с комбинированным управлением.

Однако независимо от того, самоуправляемой является система или она управляется извне, можно выделить четыре основных способа управления и эти способы составляют второй уровень классификации. Эти способы различаются в зависимости от степени известности траектории, по которой система продвигается к цели, и возможности системы управления удерживать управляемую систему на этой траектории.

Простейший случай имеет место тогда, когда нужная траектория известна точно, и развитие событий точно соответствует этой траектории независимо от управляю-

щих воздействий. Такой способ управления называется программным.

Пример. Стрельба из ружья, работа ЭВМ по программе, рост зародыша организма и т.п.

Однако такие случаи встречаются исключительно редко. Чаще оказывается, что система в своем функционировании, что называется, «сходит с траектории». В этом случае, чтобы возвратить систему на нужную траекторию, необходимо осуществлять дополнительное управление. Такой способ управления называется регулирова-

нием.

Пример. Управление станками оператором, работа автопилота и т.п.

Однако регулирование может осуществляться только при сравнительно «малых» отклонениях системы от траектории. Если же это отклонение велико, одного регулирования становится недостаточно, и управление осуществляется путем подстрой-

ки параметров (параметрическая адаптация).

Пример. Процессы адаптации живых организмов к изменяющимся условиям жизни, работа шофера или пилота, работа автоматизированных систем управления и т.п.

Различие между этим и предыдущим способами можно представить как два способа турпохода: можно наметить маршрут заранее и в походе придерживаться его, а можно идти без заранее состав

ленного плана, ориентируясь лишь по компасу и учитывая рельеф местности.

Иногда может оказаться и так, что среди возможных комбинаций значений управляемых параметров не найдется такой, которая обеспечила бы возвращение системы на траекторию. Это означает, что поставленной цели с помощью данной системы достичь не удастся. Нужна структурная перестройка этой системы, т.е. фактически надо создавать новую систему. Правда, эта новая система должна иметь те же входы и выходы, что и старая, но структура внутри системы должна быть изме

нена. Такое управление называется структурной адаптацией.

Примеры. ГАПС, машины со сменными рабочими органами, организационные изменения в го-

Ресурсное обеспечение функционирования систем. Гораздо сложнее дело обстоит в случае, если и все возможные структурные преобразования не могут обеспечить достижение цели. Это означает, что данная цель при имеющихся ресурсах принципиально не достигается, а значит, от этой цели придется отказаться. Новая же цель требует создания и новой системы. А чтобы эта новая система в дальнейшем функционировала оптимально, это ее функционирование необходимо предварительно смоделировать, а моделирование всегда сопровождается затратами ресурсов.

Различают три вида ресурсов моделирования систем:

- энергетические, Достаточно просто обстоит дело с энергетическими ре-

- материальные, сурсами, потому что затраты энергии на управление обыч-

- информационные. но малы по сравнению с количеством энергии, потребляе-

мой в управляемой системе.

Гораздо более сложным является материальное обеспечение моделирования систем. Если используется компьютерное моделирование (а оно используется все чаще и чаще), то материальным обеспечением его будут объем памяти и машинное время. Эти ресурсы ограничивают возможности решения задач большой размерности в реальном масштабе времени.

Так вот, системы, моделирование которых затруднено вследствие их размерности, принято называть большими.

Существует два способа пе-

Системы ревода больших систем в раз-

ряд малых:

энергетические Обычные Энергокритичные - разработка более мощных

вычислительных средств, либо

материальные Малые Большие - разделение (декомпозиция)

многомерной задачи на сово-

информационные Простые Сложные купность взаимосвязанных за-

дач меньшей размерности.

Ресурсы И, наконец, третий тип ре-

Полная Недостаточная сурсов – информационные.

Обеспеченность Системы, для управления ко-

торыми достаточно информации, принято называть простыми. Если же информации для эффективного управления недостаточно, то такие системы являются сложными.

Понятие простоты или сложности системы имеет относительный характер.

Примеры. 1. Кодовый замок качественно различен для тех, кто знает код и тех, кто его не знает.

2. Каждому родной язык кажется проще иностранного.

3. Люди, умеющие и не умеющие управлять автомобилем.

Имеется также два способа перевода систем из сложных в простые:

- выяснение причины сложности, получение недостающей информации и внесение ее в модель. Это, кстати, как раз и является основной задачей науки, познания вообще и системного анализа, в частности;

- смена цели. Если в технических системах это, как правило, неэффективно (подобно забиванию гвоздей микроскопом), то в отношениях между людьми это часто является единственным выходом из положения (руководитель ставит перед коллективом посильные цели).

Понятия «большая» и «сложная» система в теории систем окончательно еще не установились, поэтому при чтении специальной литературы можно встретить различные варианты их употребления. Некоторые авторы вообще не используют эти понятия, другие считают, что это одно и то же, третьи считают разницу между ними чисто количественной и т.п. Чтобы пояснить разницу между большими и сложными системами подробнее, можно показать, что существуют все четыре возможных комбинации систем:

- «малые простые» (исправные бытовые приборы – для пользователя; неисправные – для мастера и т.п.);

- «малые сложные» (неисправные бытовые приборы – для пользователя);

- «большие простые» (шифрозамок – для взломщика: система простая, т.к. требуется только перебрать все варианты, однако одновременно и большая, т.к. времени на перебор вариантов может не хватить; точный прогноз погоды);

- «большие сложные» (мозг, экономика страны, живой организм).

Вообще, роль информации в системах весьма значительна. Если материальные и энергетические потоки, образно говоря, питают систему, то потоки информации организуют ее функционирование, управляют ею.