Некоторые классы систем

Классификацию систем можно проводить по самым различным признакам, например, по факту взаимодействия со средой — открытые и закрытые, по виду отображаемого объекта (технические, биологические, экономические и т.д.), различая живые и неживые, абстрактные и материальные системы. Так в работе[45] представлена следующая таблица классификации систем

Основание (критерии) классификации	Классы систем
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 элементами	Детерминированные Стохастические
По характеру структуры управления	Централизованные Децентрализованные
По назначению	Производящие Управляющие Обслуживающие

Здесь мы рассмотрим классификации, которые представляются наиболее важными с позиций моделирования систем.

Детерминированные и стохастические системы. Системы, состояние которых однозначно определяется начальными значениями их параметров и может быть предсказано для любого момента времени, называются детерминированными системами.

Многие математические модели детерминированных систем реализуются в форме уравнений. Пусть, например, модель системы выражена в виде дифференциальных уравнений. Тогда решение этих уравнений – есть модель траектории движения описываемой системы в соответствующем фазовом пространстве. Это позволяет при выбранных начальных условиях получить однозначное описание состояния системы в любой последующий момент времени.

Стохастические системы – системы, изменения в которых носят случайный характер. Следовательно, однозначно описать состояние стохастической системы в какой-то предстоящий момент времени невозможно. Например, невозможно точно предсказать, сколько вызовов может поступить в дежурную часть скорой медицинской помощи между двумя и пятью часами ночи или, какое количество осадков выпадет в предстоящем месяце. Случайные воздействия могут прикладываться к системе извне, или возникать внутри ее некоторых элементов (например, внутренние шумы).

При моделировании таких систем обычно применяется аппарат стохастического моделирования, использующего результаты теории вероятности и математической статистики. При этом оценки случайных параметров, как правило, формируются по результатам предварительных экспериментов (испытаний).

Стохастические системы можно моделировать, используя и детерминированные модели, ориентируясь, например, на средние или наиболее вероятные значения параметров. Однако этот путь обычно приводит к чрезмерному загрублению моделей и, как следствие, недопустимому снижению точности результатов исследования.

Несомненно, что все реальные системы в той или иной мере относятся к стохастическим. Детерминированными их считают в тех случаях, если при решении поставленной задачи учет их стохастических свойств не требуется.

Классификация систем по размеру и сложности. Классификация систем по размеру, обычно на малые и большие, осуществляется по мере достаточности материальных ресурсов для ее описания. Та система, для исследования которой недостает определенных материальных ресурсов (машинного времени, емкости памяти и др.) называется большой системой [46]. Отсюда следует, что перевод системы из большой в небольшую систему производится за счет добавления соответствующего ресурса.

С этих позиций система является большой, когда количество ее возможных состояний (разнообразие) превышает возможности исследователя проанализировать все из них. Известно, что при использовании изощренных шифров задачи расшифровки требую проведения огромного количество вычислительных операций. Если при имеющихся вычислительных мощностях для решения задачи не хватает времени, то проблема, вообще-то, разрешается, если в достаточной мере увеличить, например, скорость вычислений, использовав более мощную технику или более эффективные алгоритмы.

Классификация систем по сложности, разделение на простые и сложные, осуществляется по мере достаточности информации для ее описания. Понятие сложность представляет собой нечто, относящееся к разнообразным проявлениям жизни (вспомним, что «нельзя объять необъятное»). Систему называют сложной, если дляее адекватного описания и/или управления ею располагают недостаточной информацией, в противном случае система считается простой. Следовательно, для перевода системы из сложной в простую необходимо получение некоторой дополнительной информации.

Признаки сложных систем: многоаспектность (многомерность) многосвязность, многоконтурность, а так же многоуровневый, составной и многоцелевой характер построения. При разработке сложных систем возникают проблемы, относящиеся не только к свойствам составляющих их элементов и подсистем, но также к закономерностям функционирования системы в целом. При этом появляется широкий круг специфических задач, таких, как определение общей структуры системы; организация взаимодействия между элементами и подсистемами; учет влияния внешней среды; выбор оптимальных режимов функционирования системы; оптимальное управление системой и др.

Чем определяется сложность систем? Сложность системы, прежде всего, зависит от принятого уровня описания или изучения системы - макроскопического или микроскопического[47].. Сложность системы может также определяться не только большим количеством подсистем и сложной структурой, но и сложностью ее поведения.

Сложность системы может быть внешней и внутренней. Внутренняя сложность определяется сложностью множества внутренних состояний, потенциально оцениваемых по проявлениям системы и сложности управления в системе. Внешняя сложность определяется сложностью взаимоотношений с окружающей средой, сложностью управления системой. Типизация сложности систем зависит от того, каких сведений не хватает:· о структуре или организации (не хватает сведений для построения, описания или управления структурой);· о поведении системы в динамике и/или во времени (не хватает сведений для достаточно точного описания динамики поведения системы и управления ее траекторией);· о логике построения или функционирования системы;· о точности описания системы; · о способности к развитию, эволюции, самоорганизации.Чем сложнее рассматриваемая система, тем более разнообразные и более сложные внутренние информационные процессы приходится актуализировать для того, чтобы была достигнута цель системы, т.е. система функционировала или развивалась.

Примечание. Сложные системы, как правило, являются одновременно и большими, хотя сложной может быть и система, не являющаяся большой системой. Видимо в этой связи во многих работах понятия большая система и сложная система не различаются. Чтобы еще раз подчеркнуть существенную разницу между понятиями “большая” и “сложная” системы, а также относительность такой классификации, приведем из работы[48]] следующую таблицу:

	Система	Малая	Большая	Простая	Сложная
	Исправный бытовой прибор для пользователя	+		+
	Неисправный бытовой прибор для мастера	+			+
	Шифрозамок для похитителя		+	+
	Мозг, живого организма		+		+