7. Модели черного ящика, состава, структуры системы.

8. Морфологическое описание систем

Морфология – наука о форме, строении. Морфологическое описание должно давать представление о строении системы. Морфологическое описание иерархично.

Целями структурного анализа являются:

• разработка правил символического отображения систем;

• оценка качества структуры системы;

• изучение структурных свойств системы в целом и ее подсистем;

• выработка заключения об оптимальности структуры системы и рекомендаций по дальнейшему ее совершенствованию.

В структурном подходе можно выделить два этапа:

• определение состава системы, т.е. полное перечисление ее подсистем, элементов,

• выяснение связей между ними.

Элементный состав может быть:

• гомогенным (однотипные элементы);

• гетерогенным (разнотипные элементы);

• смешанным.

Назначение (свойства) элементов.

• информационные;

• энергетические;

• вещественные.

Различают обратимые и необратимые преобразования информации.

Обратимые не связаны с потерей (либо созданием новой) информации. Накопление (запоминание) является обратимым в том случае, если не происходит потерь информации в течение времени хранения.

Преобразование энергии состоит в изменении параметров энергетического потока. Процесс преобразования энергии, естественным образом, нуждается в информации.

Преобразование вещества может быть механическим (например, штамповка), химическим, физическим (например, резка), биологическим. В сложных системах преобразование вещества носит смешанный характер.

Морфологические свойства системы существенно зависят от характера связей между элементами. Связь одновременно характеризует и строение (статику) и функционирование (динамику) системы. Связи обеспечивают возникновение и сохранение структуры и свойств системы.

Выделяют :

• информационные,

• вещественные,

• энергетические связи.

Связь характеризуется:

• направлением,

• силой,

• видом.

По направлению:

• направленные и

• ненаправленные,

• обратные

• прямые

По силе

• сильные и

• слабые,

По виду

• подчинения,

• порождения (генетические),

• равноправные и

• связи управления.

Детерминированная (жесткая) связь, как правило, однозначно определяет причину и следствие, дает четко обусловленную формулу взаимодействия элементов.

Вероятностная (гибкая) связь определяет неявную, косвенную зависимость между элементами системы.

По характеру отношений между элементами структуры делятся на:

• многосвязные,

• иерархические,

• смешанные.

Наиболее устойчивы детерминированные структуры, в которых отношения либо постоянны, либо изменяются во времени по детерминированным законам.

Вероятностные структуры изменяются во времени по вероятностным законам.

Хаотические структуры характерны отсутствием ограничений, элементы в них вступают в связь в соответствии с индивидуальными свойствами. Классификация производится по доминирующему признаку.

Координация выражает упорядоченность элементов системы «по-горизонтали». Здесь идет речь о взаимодействии компонент одного уровня организации.

Субординация – «вертикальная» упорядоченность подчинения и субподчинения компонент. Здесь речь идет о взаимодействии компонент различных уровней иерархии.

Иерархия (hiezosazche – священная власть, греч.) – это расположение частей целого в порядке от высшего к низшему.

строгая иерархия, нестрогая иерархия

аф многосвязной структуры системы

Граф сотовой структуры системы

Смешанные структуры представляют собой различные комбинации иерархических и неиерархических структур.

Лидирующей называется подсистема, удовлетворяющая следующим требованиям:

• подсистема не имеет детерминированного взаимодействия ни с одной подсистемой;

• подсистема является управляющей (при непосредственном или опосредованном взаимодействии) по отношению к части (наибольшему числу подсистем);

• подсистема либо не является управляемой (подчиненной), либо управляется наименьшим (по сравнению с другими) числом подсистем.

Равновесными называются неиерархические структуры без лидеров. Чаще всего равновесными бывают многосвязные структуры. Особенностью иерархических структур является отсутствие горизонтальных связей между элементами.

Композиционные свойства систем определяются способом объединения элементов в подсистемы. Будем различать подсистемы:

• эффекторные (способные преобразовывать воздействие и воздействовать веществом или энергией на другие подсистемы и системы, в том числе на среду),

• рецепторные (способные преобразовывать внешнее воздействие в информационные сигналы, передавать и переносит информацию),

• рефлексивные (способные воспроизводить внутри себя процессы на информационном уровне, генерировать информацию).

SM={S, V, d, K},

где S={S_i}– множество элементов и их свойств (под элементом в данном случае понимается подсистема, вглубь которой морфологическое описание не проникает); V ={V_j} – множество связей; d - структура; К – композиция.Все множества считаем конечными.