Системы объектов

Состояние сложного, составного объекта определяется не только значениями его собственных признаков, но и состояниями объектов-частей. Например, автомобиль переходит в состояние торможения, когда нажата педаль тормоза.

Такой подход к описанию сложного объекта, при котором не просто называют его составные части, но и рассматривают их взаимодействие и взаимовлияние, принято называть системным подходом. При этом сложный объект называют системой, а его части – компонентами (элементами) системы.

Любой реальный объект бесконечно сложен. Поэтому его можно рассматривать как систему.

Различают материальные, нематериальные и смешанные системы. В свою очередь материальные системы разделяют на природные и технические (рис. 1.14.).

Системы

Нематериальные Смешанные

Материальные

Природные Технические

Рис. 1.14

Примеры природных систем вам хорошо известны: Солнечная система, растение, живой организм и прочее.

Технические системы создаются людьми. Примеры технических систем: автомобиль, компьютер, система вентиляции.

Примеры нематериальных систем: разговорный язык, математический язык, нотные записи.

Смешанные системы содержат в себе материальные и нематериальные компоненты. Среди них можно выделить так называемые социальные системы. Социальные системы образуют люди, объединённые одним занятием, интересами, целями, местом проживания и т. д. Примеры социальных систем: оркестр, футбольный клуб, население города.

Любая система определяется не только набором и признаками ее элементов, но также взаимосвязями между элементами. Одни и те же элементы, в зависимости от объединяющих их взаимосвязей, могут образовывать различные по своим свойствам системы. Например, из деталей одного и того же конструктора ребёнок может создать разные сооружения.

Из одного и того же набора продуктов (мясо, капуста, картофель, морковь, лук, томаты) мама может приготовить первое (щи) или второе (рагу) блюдо.

Из молекулы одного и того же химического вещества (углерода) состоит алмаз и графит. Но алмаз – самое твердое вещество в природе, а графит – мягкий, из него делают грифели для карандашей. А всё по тому, что в алмазе молекулы углерода образуют кристаллическую решетку, а у графита - слоистую структуру.

Структура – это порядок объединения элементов, составляющих систему.

Состав и структуру системы описывают с помощью системы состава. В состав системы может входить другая система. Первую называют надсистемой, вторую – подсистемой. Имя надсистемы на схеме состава всегда располагают выше имен всех её подсистем. В этом случае говорят о многоуровневой структуре системы, в которой один и тот же компонент может одновременно быть надсистемой и подсистемой. Например, головной мозг – подсистема нервной системы птицы и надсистема, в состав которой входят передний мозг, средний мозг и т. д. (рис. 1.15).

Во многих случаях связь между объектами очевидна, но не сразу понятно в составе какой надсистемы их нужно рассматривать.

Например, понятно, что дорожное покрытие изнашивается от того, что по городу ездят автомобили, автобусы, троллейбусы и прочие наземные транспортные средства. Наземные транспортные средства и дороги – составные части транспортной системы города.

Нервная система птицы

Головной мозг Спинной мозг

Передний Промежу- Средний Продолго- Мозжечок

мозг точный мозг мозг ватый мозг

Большие

Полушария

Рис. 1.15

Дерево может погибнуть от насекомых-вредителей, если уменьшить численность птиц. Насекомые, птицы, деревья – компоненты системы «Парк» или «Лес» (рис. 1.16).

Рис. 1.16

Главное свойство любой системы – возникновение системного эффекта. Заключается оно в том, что при объединении элементов в систему у системы появляются новые качества, которыми не обладал ни один элемент в отдельности.

В качестве примера системы рассмотрим самолёт. Главное его свойство – способность к полёту. Ни одна из составляющих его частей в отдельности (крылья, фюзеляж, двигатели и т. д.) этим свойством не обладает, а собранные вместе строго определённым образом, они такую возможность обеспечивают. Вместе с тем, если убрать из системы «самолёт» какой-нибудь элемент (например, крыло), то не только это крыло, но и весь самолёт потеряет способность летать.

і Коротко о главном

Система – это целое, состоящее из частей, взаимосвязанных между собой. Части, образующие систему, называются её элементами.

Структура – это порядок объединения элементов, составляющих систему. Состав и структуру системы описывают с помощью схемы состава. В системе с многоуровневой структурой один и тот же компонент может быть одновременно надсистемой и подсистемой.

При системном подходе учитывается взаимодействие и взаимовлияние всех компонентов системы.

Всякая система приобретает новые качества, которыми не обладал ни один из её элементов в отдельности (свойство системного эффекта).

Вопросы и задания

1. Что такое система? Приведите примеры материальных, нематериальных и смешанных систем.
2. Приведите пример систем, имеющих одинаковый состав, но разную структуру.
3. В чём суть системного подхода? Приведите пример.
4. В чём суть системного эффекта? Приведите пример.
5. Назовите компоненты Солнечной системы. Какие из них тоже можно рассматривать как системы?
6. В состав какой системы рыбы входит подсистема «жабры»? Для каких компонентов она является надсистемой?
7. Какие компоненты можно рассматривать при описании системы «природный комплекс суши»? (Воспользуйтесь учебником географии.) В составе какого из этих компонентов описывается озеро?
8. В составе какой надсистемы можно описать нашу планету? Для каких объектов Земля сама является надсистемой?
9. Взаимодействие какие подсистем нужно учитывать, если рассматривать библиотеку как систему?
10. В чём проявляется взаимовлияние дыхательной и кровеносной систем? В состав какой надсистемы они входят?
11. Выделите подсистемы в следующих объектах, рассматриваемых в качестве систем:

а) автомобиль;

б) компьютер;

в) школа;

г) армия;

д) государство.

1. Удаление каких элементов из системы, рассмотренных в задании 9, приведёт к потере системного эффекта, т. е. к невозможности выполнения основного назначения системы?

§ 1.7 Система и окружающая среда

Выделив некоторую систему из окружающей среды, мы как бы проводим вокруг неё замкнутую границу, за пределами которой находятся не вошедшие в систему объекты. Эти объекты оказывают влияние на систему. Сама система также оказывает влияние на окружающую среду. Поэтому говорят, что система и среда взаимодействуют между собой.

Рассмотрим в качестве системы ученический коллектив одного класса. Весь остальной коллектив школы будет относиться к среде этой системы.

Воздействие среды на систему называется входами системы, а воздействие системы на среду – выходами системы. На рис. 1.17 эти связи изображены стрелками.

Среда

Система

Рис. 1.17

Для всякой системы можно перечислить множество входов и выходов.

Например, дерево можно выделить из окружающей среды как систему, состоящую из корня, ствола, веток и листьев (рис. 1.18).

Дерево

Корень Ствол Ветки Листья

Рис. 1.18

Входы этой системы – вода, солнечный свет, углекислый газ, минеральные вещества и т. д. Выходы – кислород, тень от кроны, древесина, молодые побеги и многое другое (рис. 1.19).

вода

тень от кроны

минеральные

вещества

кислород

углекислый

газ

древесина

солнце

Рис.1.19

Для большинства реальных систем список входов/выходов бесконечен.

Очень часто человек не знает, как «внутри» устроена система, с которой он имеет дело. Человеку куда важнее знать, с какими результатами на выходе приведут определённые воздействия на входе системы. В таких случаях говорят, что система рассматривается как «чёрный ящик».

Представить некоторую систему в виде чёрного ящика – это значит указать её входы и выходы, а также зависимость между ними. Такое описание позволяет целенаправленно использовать данную систему. Например, всякие инструкции для пользователей сложной бытовой техники являются описанием черного ящика. В них объясняется, что нужно сделать на входе (включить, нажать, повернуть и пр.), чтобы достичь определённого результата на выходе (постирать бельё, получить фруктовый сок, выполнить вычисления и пр.). Однако что при этом происходит «внутри», не объясняется.

і Коротко о главном

Система и среда взаимодействуют между собой. Воздействия среды на систему называют входами системы, а воздействие системы на среду – выходами системы.

Очень часто человек не знает, как «внутри» устроена система, с которой он имеет дело. Человеку куда важнее знать, с какими результатами на выходе приведут определённые воздействия на входе системы. В таких случаях говорят, что система рассматривается как «чёрный ящик».

Представить некоторую систему в виде чёрного ящика – это значит указать её входы и выходы, а также зависимость между ними. Такое описание позволяет целенаправленно использовать данную систему.

Вопросы и задания

1. Рассматривая объект «телевизор» как систему, выберите для неё из предложенного подходящие входы и выходы:

· свет;

· звук;

· электромагнитные волны;

· электроэнергия;

· мускульная сила человека;

· изображение;

· цвет;

· пыль;

· грязь;

· тепло;

· холод;

· регулятор громкости;

· кнопка включения/выключения;

· стоимость.

1. Укажите входы и выходы для системы «утюг».
2. Приведите свой пример взаимодействия системы и среды. Укажите входы и выходы системы.
3. Объясните смысл выражения «чёрный ящик». С какими «чёрными ящиками человек сталкивается в быту?
4. Дайте описание систем «автомобиль», «урок», «магнитофон» как чёрных ящиков.
5. Некий черный ящик можно настроить на десять программ преобразования информации. В результате изучения его работы получены протоколы испытаний, описывающие входы и соответствующие им выходы системы. Необходимо определить тип входной информации (числовая, текстовая, символьная) и правило её преобразования.

Вход		Ура
Выход		Не могу		?

а)

Вход		А
Выход		Не могу			?

б)

Вход		ХА
Выход		Не могу

в)

Вход		А
Выход		Не могу		?

г)

Вход		А
Выход		Не могу		?

д)

Вход		А	7 «Б»	Ура!	2 окна
Выход				?

е)

Вход	7 «А»	7 «Б»		Фыва	Картина
Выход				?

ж)

Вход			принтер	ми12лд	8 бит
Выход			питр	м1л	?

з)

Вход		Весна	принтер	Ястреб	Монитор
Выход	Не могу	Е	и	Я	?

и)

Вход		кнопка	солнце	Ярлык	система
Выход	Не могу	аккноп	елносц	Клрыя	?

к)