1. Основные определения и понятия системного анализа

Разновидностями системного подхода являются системный анализ и системный синтез.

Системный анализ: анализ проблем с позиции системного подхода, помогающий связать между собой все известные факты и взаимосвязи, которые составляют существо анализируемой проблемы, и создать обобщенную модель. отображающую эту проблему с максимально возможной степенью полноты.

Системный анализ может быть использован как при постановке и решении новых проблем. так и при изучении уже существующих объектов. При разработке новых систем, особенно биотехнических, в которых биологический объект включается в качестве одного из звеньев, большое значение приобретает системный анализ.

Системный синтез: синтез систем с позиций системного подхода, позволяющий на основе исходных данных (которые включают сведения о назначении системы, ее характеристиках и функциях), знаний элементной базы и опыта проектирования подобных систем предложить обобщенную модель системы, отвечающую поставленным задачам с максимально возможной степенью соответствия при вводимых ограничениях на выбор характеристик ее компонентов.

Наиболее общим и в то же время достаточно простым является следующее определение:

Определение1. Система - совокупность элементов, определенным образом связанных и взаимодействующих между собой для выполнения заданных целевых функций.

Существует другое определение системы:

Определение 2. Система - некоторый, класс множеств

S = {Mⁱ_s L^j_s K^h_s )

где S - система Mⁱ_s -подкласс множеств которые состоят из элементов системы S - ; L ^j_s подкласс множеств, образующихся в результате деления элементов системы S на подэлементы; K^h_s - подкласс множеств, в которые рассматриваемая система сама входит в качестве элемента.

Т.е. любая система состоит из набора элементов, которые являются подсистемами. Между этими элементами должна существовать определенная взаимосвязь. Также в определении подразумевается существование различных уровней систем, т.е. наличие систем различного порядка. Т.е. подчеркивается иерархичность системы. Иерархичность, является одним из отличительных признаков сложных систем, к которым как раз относятся биологические системы.

Элементы системы S могут быть физическими (механическими, электрическими, термодинамическими и др.), химическими, биологическими и смешанными.

Характеристики системы:

X1 Y1

Элементы

X2 Структура Y2

Параметры

Закон поведения

Xn Yn

Любая система характеризуется наличием входов и выходов, элементным составом и структурой, набором параметров, описывающих ее внутреннее состояние и определенным законом поведения. Параметры системы описывают внутреннее состояние системы. Входным сигналом может быть причина, стимул, воздействие, возмущение. Выходным сигналом могут быть эффекты, ответы, реакции.

Закон поведения системы связывает выходной сигнал с входным. В общем случае он выражается системой нелинейных уравнений вида:

y_j = f_j (x₁, x₂, ... , x_n, u₁ ,u₂, ..., u_r) ,

где y_j - выходной сигнал на j-м выходе системы; j = 1,m,

x₁ x_2... x_n - входные сигналы;

u₁ u₂ u_r - определяющие параметры системы

f_j функционал, связывающий сигнал на j-м выходе с входными сигналами и определяющими параметрами.

Состояние системы определяется значением ее характеристических параметров, параметров составляющих её элементов, положением системы в пространстве, а также значениями их производных. Изменение этих значений в пространстве и во времени означает переход системы из одного состояния в другое.

• Системы, которые способны изменять состояние под влиянием воздействий называются динамическими.

• Динамическая система становится статической, если производная равна нулю.

• Переход системы из одного состояния в другое под воздействием внешних и внутренних факторов называется процессом.

• Совокупность процессов составляет сущность управления

Классификация систем

а) по уровню сложности:

1. Простые системы: системы, состоящие из небольшого количества элементов и характеризующиеся простым динамическим поведением

2. Сложные системы: системы, структура которых отличается разветвленностью и разнообразием связей, но поддается точному описанию

3. Очень сложные системы: системы, которые не поддаются точному и подробному описанию.

б) по характеру поведения

1. Детерминированные: системы, для которых точно известен закон поведения

2. Стохастические системы: системы, для которых можно определить вероятность того или иного состояния, той или иной реакции

в) по роли в процессе передачи информации

1. Информируемые системы, имеющие хотя бы один информационный вход

2. Информирующие системы: имеющие хотя бы один информационный выход

3. Информационные системы, имеющие некоторое количество информационных входов и выходов.

г) по типу связей между элементами

1. Замкнутые

2. Разомкнутые

3. Системы с прямой связью

4. Системы с обратной связью

д) по характеристикам элементов

1. Линейные

2. Нелинейные

3. Гистерезисные

Способы описания систем

Выделяют четыре типа описания систем

1. Функциональное описание

2. Морфологическое описание

3. Информационное описание

4. Генетико-прогностическое описание.

Рассмотрим эти описания системы. Наиболее существенное значение для характеристики системы имеет именно функциональное описание.