أمثلة على الأنظمة الحالية وتطبيقاتها. مفهوم النظام

الأسئلة والمهام:
1) إعطاء أمثلة على اتصالات المواد والمعلومات في النظم الطبيعية.
أمثلة على الروابط المادية في النظم الطبيعية: القوى الفيزيائية (الجاذبية)، عمليات الطاقة (التمثيل الضوئي)، الروابط الجينية (جزيء الحمض النووي)، الروابط المناخية (المناخ).
أمثلة على اتصالات المعلومات في النظم الطبيعية: الأصوات والإشارات التي تصدرها الحيوانات للتواصل مع بعضها البعض.
2) إعطاء أمثلة على الروابط المادية والمعلوماتية في النظم الاجتماعية.
أمثلة على الروابط المادية في النظم الاجتماعية: التكنولوجيا (الكمبيوتر)، هياكل البناء (الجسر عبر نهر الفولغا)، أنظمة الطاقة (خطوط الكهرباء)، المواد الاصطناعية (البلاستيك).
أمثلة على اتصالات المعلومات في الأنظمة العامة: تبادل المعلومات في الفريق، وقواعد السلوك.
3) ما هو نظام الإدارة الذاتية؟ أعط أمثلة.
نظام الإدارة الذاتية هو نظام تحكم قادر على البرمجة الخاصة به.
أمثلة على أنظمة التحكم الذاتي: مركبة جوية بدون طيار، مركبة المريخ الجوالة.

مفهوم النظام

مفهوم النظام
النظام هو كائن معقد يتكون من أجزاء (عناصر) مترابطة وموجودة ككل واحد. كل نظام له غرض محدد (وظيفة، هدف).
الخاصية الرئيسية الأولى للنظام هي النفعية. هذا هو الغرض من النظام، والوظيفة الرئيسية التي يؤديها.

هيكل النظام.
الهيكل هو ترتيب الاتصالات بين عناصر النظام.
كل نظام لديه تكوين وبنية عنصرية معينة. خصائص النظام تعتمد على كليهما. حتى مع نفس التركيب، فإن الأنظمة ذات الهياكل المختلفة لها خصائص مختلفة وقد يكون لها أغراض مختلفة.
الخاصية الرئيسية الثانية للنظام هي النزاهة. يؤدي انتهاك التركيبة أو البنية العنصرية إلى خسارة جزئية أو كاملة لجدوى النظام.

تأثير منهجي
جوهر تأثير النظام: يتميز كل نظام بصفات جديدة ليست متأصلة في الأجزاء المكونة له.

الأنظمة والأنظمة الفرعية
يسمى النظام الذي يعد جزءًا من نظام آخر أكبر بالنظام الفرعي.
نهج الأنظمة هو أساس المنهجية العلمية: الحاجة إلى مراعاة جميع الروابط النظامية المهمة لموضوع الدراسة أو التأثير.

الأسئلة والمهام:
1. التعرف على الأنظمة الفرعية في الأشياء التالية التي تعتبر أنظمة: البدلة، السيارة، الكمبيوتر، شبكة هاتف المدينة، المدرسة، الجيش، الدولة.
البدلة=>البنطلون=>أرجل البنطلون=>الأزرار=>الخيوط. بدلة=>سترة=>أكمام=>أزرار=>خيوط.
المركبة=>المحرك=>ناقل الحركة=>أنظمة التحكم=>الهيكل=>المعدات الكهربائية=>الهيكل الداعم.
الكمبيوتر => وحدة النظام => ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) => الدوائر الإلكترونية => القرص الصلب.
شبكة هاتف المدينة=>مقسم هاتفي آلي=>عقد التوصيل=>معدات المشتركين.
المدرسة=>الإدارة=>الموظفون=>المعلمون=>الطلاب.
الجيش => القائد الأعلى => التقسيم إلى قوات => خاص => مدفع رشاش.
الدولة=>الرئيس=>الوزراء=>الشعب.
2. إزالة العناصر من الأنظمة المذكورة أعلاه ستؤدي إلى فقدان التأثير النظامي، أي. إلى استحالة تحقيق هدفهم الرئيسي؟ حاول التعرف على العناصر الأساسية وغير الأساسية لهذه الأنظمة من منظور التأثير النظامي.
الزي: العنصر الأساسي - الخيوط؛ عنصر غير مهم هو الأزرار.
السيارة: جميع العناصر ضرورية.
الكمبيوتر: جميع العناصر ضرورية.
شبكة هاتف المدينة: جميع العناصر ضرورية.
المدرسة: جميع العناصر ضرورية.
الجيش: العناصر الأساسية - القائد الأعلى، جندي، مدفع رشاش؛ عنصر غير مهم هو التقسيم إلى قوات.
الدولة: جميع العناصر ضرورية.

دعونا نحدد بعض المفاهيم الأساسية لتحليل النظم، لأن أسلوب التفكير المنهجي، والنهج المنهجي للنظر في المشاكل هو الأساس المنهجي لأساليب العديد من العلوم (إن لم يكن كلها).

هدف- صورة غير موجودة ولكنها مرغوبة - من وجهة نظر المهمة أو المشكلة قيد النظر - حالة البيئة، أي. مثل هذه الحالة التي تسمح لك بحل المشكلة باستخدام الموارد المحددة. هذا وصف، وتمثيل لبعض الحالات المفضلة للنظام.

مثال.الأهداف الاجتماعية والاقتصادية الرئيسية للمجتمع:

النمو الاقتصادي؛
العمالة الكاملة للسكان؛
الكفاءة الاقتصادية للإنتاج؛
مستوى سعر مستقر
الحرية الاقتصادية للمنتجين والمستهلكين؛
التوزيع العادل للموارد والفوائد؛
الأمن الاجتماعي والاقتصادي والأمن؛
الميزان التجاري في السوق؛
سياسة ضريبية عادلة

يتم تجسيد مفهوم الهدف من خلال أشياء وعمليات مختلفة.

مثال.الهدف هو دالة (أوجد قيمة الدالة). الهدف هو التعبير (للعثور على الحجج التي تحول التعبير إلى هوية). الهدف هو نظرية (لصياغة و/أو إثبات نظرية - أي إيجاد الشروط التي تحول الجملة المصاغة إلى عبارة صحيحة). الهدف هو خوارزمية (للعثور على سلسلة من الإجراءات أو المنتجات التي تضمن تحقيق الحالة المطلوبة للكائن أو عملية نقله من الحالة الأولية إلى الحالة النهائية).

السلوك الهادف للنظام- سلوك النظام (أي تسلسل الحالات التي يفترضها) وصولاً إلى هدف النظام.

مهمة- مجموعة معينة من المقدمات الأولية (بيانات الإدخال للمهمة)، ووصف الهدف المحدد على مجموعة هذه البيانات، وربما وصف الاستراتيجيات الممكنة لتحقيق هذا الهدف أو الحالات المتوسطة المحتملة للكائن قيد الدراسة.

مثال.إن المهمة الاقتصادية العالمية التي يواجهها أي مجتمع هي الحل الصحيح للصراع بين الاستهلاك البشري غير المحدود تقريبًا للسلع والخدمات والموارد المحدودة (المواد والطاقة والمعلومات والبشر) التي يمكن تحديثها لتلبية هذه الاحتياجات. في الوقت نفسه، يتم النظر في المهام الاقتصادية الرئيسية التالية للمجتمع:

ماذا ننتج (ما هي السلع والخدمات)؟
كيفية الإنتاج (كيف وأين)؟
لمن يجب أن ينتج (لأي مشتري أو سوق)؟

حل مشكلة - تعني التحديد الواضح للموارد وطرق تحقيق الهدف المحدد بناءً على الافتراضات الأولية.

حل المشكلة - وصف أو تمثيل حالة المهمة التي يتم فيها تحقيق الهدف المحدد؛ وتسمى أيضًا عملية العثور على هذه الحالة ووصفها بحل المشكلة.

مثال.خذ بعين الاعتبار "المشكلة" التالية: حل معادلة تربيعية (أو إنشاء خوارزمية لحلها). هذه الصياغة للمشكلة غير صحيحة، لأنه لم يتم تحديد هدف أو مهمة، ولم يتم الإشارة إلى كيفية حل المشكلة وما هو مفهوم كحل للمشكلة. على سبيل المثال، لم تتم الإشارة إلى الشكل العام للمعادلة - معادلة مخفضة أو غير مخفضة (وخوارزميات حلها مختلفة!). المشكلة أيضًا ليست مطروحة بشكل كامل - لم يتم تحديد نوع بيانات الإدخال: لم يتم تحديد المعاملات الحقيقية أو المعقدة للمعادلة، ومفهوم الحل، ومتطلبات الحل، على سبيل المثال، دقة الجذر (إذا تبين أن الجذر غير منطقي، ولكن كان من الضروري تحديده ببعض الدقة، فإن مهمة حساب قيم الجذر التقريبية هي مهمة قائمة بذاتها وليست بسيطة جدًا). بالإضافة إلى ذلك، سيكون من الممكن الإشارة إلى استراتيجيات الحل الممكنة - الكلاسيكية (من خلال التمييز)، وفقًا لنظرية فييتا، النسبة المثلى للمعاملات والعمليات (انظر أدناه للحصول على المثال المقابل في الفصل الخاص بالخوارزميات).

وصف (مواصفات) النظام- وهذا وصف لجميع عناصره (أنظمته الفرعية) وعلاقاتها وأهدافها ووظائفها مع موارد معينة، أي. جميع الدول صالحة.

إذا كان المدخل هو الهدف، أو حالة المشكلة، أو الحل، أو ربما حتى مفهوم الحل نفسه وصفها بشكل سيء ، قابلة للإضفاء الطابع الرسمي، فإن هذه المشكلات تسمى غير قابلة للإضفاء الطابع الرسمي. لذلك، عند حل مثل هذه المهام، من الضروري النظر في مجموعة كاملة من المشكلات الرسمية التي يمكن من خلالها دراسة هذه المشكلة ذات الطابع الرسمي السيئ. وتكمن صعوبة دراسة مثل هذه المشكلات في ضرورة مراعاة معايير مختلفة ومتناقضة في كثير من الأحيان لتحديد وتقييم حل المشكلة.

مثال.ستكون المشاكل ذات الطابع الرسمي السيئ، على سبيل المثال، مهام استعادة النصوص والصور "غير الواضحة"، ووضع منهج دراسي في أي جامعة كبيرة، ووضع "صيغة للذكاء"، ووصف عمل الدماغ، والمجتمع، وترجمة النصوص من من لغة إلى أخرى باستخدام الكمبيوتر، وما إلى ذلك.

بناء- هذا هو كل ما يجلب النظام لمجموعة من الأشياء، أي. مجموعة من الروابط والعلاقات بين أجزاء الكل اللازمة لتحقيق الهدف.

مثال.يمكن أن تكون أمثلة الهياكل هي بنية تلافيفات الدماغ، وبنية الطلاب في الدورة، وبنية الحكومة، وبنية الشبكة البلورية للمادة، وبنية الدائرة الدقيقة، وما إلى ذلك. الشبكة البلورية للماس هو هيكل الطبيعة غير الحية. أقراص العسل، خطوط حمار وحشي - هياكل الحياة البرية؛ البحيرة - هيكل الطبيعة البيئية؛ الحزب (العامة والسياسية) - هيكل الطبيعة الاجتماعية؛ الكون عبارة عن هيكل من الطبيعة الحية وغير الحية.

تأتي هياكل النظام في أنواع مختلفة وطوبولوجيات مختلفة (أو هياكل مكانية). دعونا ننظر في الطبولوجيا الرئيسية للهياكل (الأنظمة). وتظهر المخططات المقابلة في الأشكال أدناه.

الهياكل الخطية:

أرز.هيكل النوع الخطي.

الهياكل الهرمية والشجرة:

أرز.هيكل النوع الهرمي (الشجرة).

في كثير من الأحيان يفترض مفهوم النظام وجود هيكل هرمي، أي. يتم تعريف النظام أحيانًا على أنه كيان هرمي.

هيكل الشبكة:

أرز.هيكل نوع الشبكة.

هيكل المصفوفة:

أرز.هيكل نوع المصفوفة.

مثال.مثال على الهيكل الخطي هو هيكل محطات المترو على خط واحد (غير دائري). مثال على الهيكل الهرمي هو الهيكل الإداري للجامعة: "رئيس الجامعة - نوابه - العمداء - رؤساء الأقسام والأقسام - معلمو الأقسام وموظفي الأقسام الأخرى". مثال على هيكل الشبكة هو هيكل تنظيم أعمال البناء والتركيب أثناء بناء المنزل: يمكن تنفيذ بعض الأعمال، على سبيل المثال، تركيب الجدران، والمناظر الطبيعية، وما إلى ذلك، بالتوازي. مثال على هيكل المصفوفة هو هيكل موظفي قسم معهد الأبحاث الذين يقومون بعمل حول نفس الموضوع.

بالإضافة إلى الأنواع الرئيسية المحددة من الهياكل، يتم استخدام أنواع أخرى، تم تشكيلها بمساعدة مجموعاتها الصحيحة - الاتصالات والمرفقات.

مثال.يمكن أن يؤدي "التداخل في بعضها البعض" لهياكل المصفوفة المستوية إلى بنية أكثر تعقيدًا - بنية المصفوفة المكانية (على سبيل المثال، مادة ذات بنية بلورية من النوع الموضح في الشكل). يمكن لهيكل السبيكة والبيئة (البنية الكلية) تحديد خصائص وبنية السبيكة (البنية المجهرية):

أرز.الهيكل بلوري (المصفوفة المكانية).

غالبًا ما يستخدم هذا النوع من البنية في الأنظمة ذات الوصلات الهيكلية المترابطة بشكل وثيق والمتساوية ("الرأسية" و"الأفقية"). على وجه الخصوص، يمكن أن يكون لدى أنظمة الأسهم المفتوحة وشركات السوق التي لديها شبكة توزيع وغيرها مثل هذا الهيكل.

مثال.من مجموعات من نوع المصفوفة المصفوفة (المتكونة من مزيج من "المستوي"، على سبيل المثال، هياكل المصفوفة المؤقتة)، يمكن للمرء الحصول، على سبيل المثال، على بنية "مكانية" لمصفوفة الوقت والعمر. يمكن أن يؤدي الجمع بين هياكل الشبكة إلى إنشاء بنية شبكة مرة أخرى. يمكن أن يؤدي الجمع بين البنية الهرمية والخطية إلى كل من البنية الهرمية (عندما يتم "تغطية" بنية الشجرة على بنية شجرة) وإلى حالات عدم اليقين (عندما يتم "تغطية" بنية الشجرة على بنية خطية).

يمكن الحصول على هياكل من أنواع مختلفة من عناصر متطابقة.

مثال.يمكن الحصول على جزيئات كبيرة من السيليكات المختلفة من نفس العناصر (سي، أوه):

(أ)
(ب)
(الخامس)
أرز.هياكل الجزيئات الكبيرة المصنوعة من السيليكون والأكسجين (أ، ب، ج).

مثال.من نفس مكونات السوق (الموارد، السلع، المستهلكين، البائعين) من الممكن تشكيل هياكل السوق من أنواع مختلفة: OJSC، LLC، CJSC، إلخ. في هذه الحالة، يمكن لهيكل الجمعية تحديد الخصائص والخصائص النظام.

الهيكل هو الاتصال ، إذا كان تبادل الموارد ممكنًا بين أي نظامين فرعيين للنظام (من المفترض أنه إذا كان هناك تبادل للنظام الفرعي i مع النظام الفرعي j، فسيكون هناك تبادل للنظام الفرعي j مع ال ط.

بشكل عام، من الممكن تكوين هياكل معقدة ومتصلة ذات أبعاد م (هياكل م)، وأنظمتها الفرعية هي هياكل ذات أبعاد (م-1). يمكن لمثل هذه الهياكل m تحديث الاتصالات والخصائص التي لا يمكن تحديثها في الهياكل (m-1)، وتستخدم هذه الهياكل على نطاق واسع في العلوم التطبيقية (علم الاجتماع والاقتصاد وما إلى ذلك) - لوصف وتحديث معقدة ومترابطة ومتعددة المعلمات مشاكل وأنظمة متعددة المعايير، على وجه الخصوص، لبناء المخططات الهيكلية المعرفية (الخرائط المعرفية) المبينة أدناه.

ويسمى هذا النوع من البنية الطوبولوجية المجمعات أو مجمعات مبسطة ويمكن تعريفها رياضيًا على أنها كائن ك(س، ص، و)، حيث X عبارة عن بنية m (mD-simplex)، وY عبارة عن مجموعة من الأحداث (القمم)، وf هي العلاقة بين X وY، أو رياضيًا:

مثال.مثال على مجمع هندسي بسيط يمكن أن يكون الرسم البياني المستوي الهندسي (2D) المعروف، والذي يتكون من القمم (المحددة ببعض الأحداث) المرتبطة ببعضها البعض بواسطة بعض الأقواس أحادية البعد (المحددة ببعض وصلات هذه القمم). تشكل شبكة من المدن على خريطة جغرافية متصلة بالطرق رسمًا بيانيًا مستوًا. مفهوم الرسم البياني الرياضي أدناه.

مثال.دعونا نفكر في العديد من الأصدقاء الجيدين X=(إيفانوف، بتروف، سيدوروف) والمدن الرائعة Y=(موسكو، باريس، نالتشيك). ثم يمكنك بناء هيكل ثلاثي (مجمع ثنائي الأبعاد) في R3 (في مساحة ثلاثية الأبعاد - الارتفاع والعرض والطول)، يتكون من ربط العناصر X و Y، على سبيل المثال، وفقًا لمبدأ "من كان أين" (تين.). تستخدم هذه البنية هياكل شبكية ثنائية الأبعاد (بساطات ثنائية الأبعاد) X وY (والتي بدورها تستخدم هياكل واحدة). في هذه الحالة، يمكن اعتبار العنصرين X وY كنقاط (0D-البساطة) - عناصر الفضاء ذات البعد الصفري - R0.

أرز.توضيح هندسي للهياكل المتصلة المعقدة.

إذا تم وصف البنية أو تعريفها بشكل سيء، فسيتم استدعاء هذه المجموعة من الكائنات سيئة التنظيم.

مثال.إن مشاكل وصف العديد من العصور التاريخية، ومشاكل العالم المصغر، والظواهر الاجتماعية والاقتصادية، على سبيل المثال، ديناميكيات أسعار الصرف في السوق، وسلوك الحشود، وما إلى ذلك، ستكون سيئة التنظيم.

غالبًا ما تنشأ المشكلات (الأنظمة) ذات الطابع الرسمي والسيء التنظيم عند تقاطع العلوم المختلفة، في دراسة العمليات والأنظمة التآزرية.

إن القدرة على إيجاد الحلول في بيئات سيئة التنظيم وسيئة التنظيم هي أهم سمة مميزة للذكاء (وجود الذكاء).

فيما يتعلق بالناس، هذه هي القدرة على التجريد، فيما يتعلق بالآلات أو الآلات، فهي القدرة على تقليد أي جوانب من الذكاء البشري والسلوك الفكري بشكل مناسب.

مشكلة فكرية(المهمة) - مشكلة الذكاء البشري وتحديد الأهداف (اختيار الهدف) وتخطيط الموارد (اختيار الموارد اللازمة) وبناء (اختيار) الاستراتيجيات لتحقيق ذلك.

قد تختلف مفاهيم مثل “الذكاء” و”الذكاء” بعض الشيء بين المتخصصين في مختلف المجالات (تحليل النظم، علوم الكمبيوتر، علم النفس العصبي، علم النفس، الفلسفة وغيرها)، وهذا لا يشكل أي خطر.

ولنتقبل، دون مناقشة جوانبها الإيجابية والسلبية، ما يلي "صيغة الذكاء":

"الذكاء = الهدف + الحقائق + طرق تطبيقها"

أو بشكل رسمي أكثر "رياضيًا" قليلًا:

"الذكاء = الهدف + البديهيات + قواعد الاستدلال من البديهيات."

الأنظمة الذكيةهذه هي أنظمة الإنسان والآلة التي لديها القدرة على تنفيذ (أو تقليد) أي إجراءات ذكية، على سبيل المثال، التصنيف التلقائي للأشياء أو الصور والتعرف عليها، وتوفير واجهة طبيعية، وتجميع المعرفة ومعالجتها، والتوصل إلى استنتاجات منطقية. ويستخدم أيضًا مصطلح آخر أقدم - "نظام الذكاء الاصطناعي". في علوم الكمبيوتر، تتمثل المهمة العاجلة في زيادة ذكاء أنظمة وتقنيات الكمبيوتر والبرمجيات وتوفير واجهة ذكية معها. في الوقت نفسه، تعتمد الأنظمة الذكية على معرفة غير كاملة وغير رسمية بشكل كامل حول مجال الموضوع، وقواعد لاستنتاج المعرفة الجديدة، وبالتالي يجب تحسينها وتوسيعها ديناميكيًا (على عكس، على سبيل المثال، المعرفة الرياضية الرسمية والكاملة).

إن مفهوم "النظام" المترجم من اليونانية يعني "كلًا مكونًا من أجزاء". يعد هذا أحد تجريدات علوم الكمبيوتر وتحليل الأنظمة التي يمكن تجسيدها والتعبير عنها بأشكال محددة.

مثال.نظام المبادئ النظرية، الأحكام، نظام الحكم، الجهاز العصبي، نظام الإنتاج. يمكن إعطاء التعريف الأكثر اكتمالا للنظام التالي.

نظام- هذه وسيلة لتحقيق هدف أو كل ما هو ضروري لتحقيق الهدف (العناصر، العلاقات، البنية، العمل، الموارد) في مجموعة معينة من الكائنات (بيئة التشغيل).

دعونا الآن نعطي تعريفا أكثر صرامة للنظام.

نظام- مجموعة من العناصر المترابطة لمجموعة معينة محددة جيدا (مجموعات محددة معينة)، تشكل كائنا متكاملا، بشرط أن يتم إعطاء هذه الأشياء والعلاقات بينها هدف معين وبعض الموارد لتحقيق هذا الهدف.

سيكون الغرض أو العناصر أو العلاقات أو الموارد الخاصة بالأنظمة الفرعية مختلفًا عن تلك المحددة للنظام بأكمله.

أرز.الهيكل العام للنظام.

أي نظام لديه حالات داخلية، وهي آلية داخلية لتحويل إشارات الإدخال والبيانات إلى مخرجات ( الوصف الداخلي) والمظاهر الخارجية ( الوصف الخارجي). يوفر الوصف الداخلي معلومات حول سلوك النظام، وامتثال (عدم امتثال) الهيكل الداخلي للنظام للأهداف والأنظمة الفرعية (العناصر) والموارد في النظام، والوصف الخارجي - حول العلاقة مع الأنظمة الأخرى ، مع أهداف وموارد الأنظمة الأخرى.

الوصف الداخلي للنظام يحدد الوصف الخارجي.

مثال.البنك يشكل النظام. البيئة الخارجية للبنك هي نظام الاستثمارات والتمويل وموارد العمل واللوائح وما إلى ذلك. تأثيرات المدخلات هي خصائص (معلمات) هذا النظام. الحالات الداخلية للنظام - خصائص الحالة المالية. تأثيرات المخرجات - تدفقات القروض والخدمات والاستثمارات وما إلى ذلك. وظائف هذا النظام هي العمليات المصرفية، على سبيل المثال، الإقراض. وتعتمد وظائف النظام أيضًا على طبيعة التفاعلات بين النظام والبيئة الخارجية. تعتمد العديد من الوظائف التي يؤديها البنك (النظام) على وظائف خارجية وداخلية، يمكن وصفها (تمثيلها) ببعض الخصائص العددية و/أو غير الرقمية، على سبيل المثال، الخصائص النوعية أو الخصائص ذات الطبيعة المختلطة النوعية الكمية.

مثال.يتكون النظام الفسيولوجي “للكائن البشري” من الأنظمة الفرعية “الدورة الدموية”، “التنفس”، “الرؤية” وغيرها. ويتكون النظام الوظيفي “الدورة الدموية” من الأنظمة الفرعية “الأوعية”، “الدم”، “الشريان” وغيرها. يتكون النظام الفيزيائي الكيميائي "للدم" من الأنظمة الفرعية "الكريات البيضاء"، "الصفائح الدموية"، وما إلى ذلك، وصولاً إلى مستوى الجزيئات الأولية.

لنفكر في نظام "النهر" (بدون روافد). لنتخيل ذلك على شكل أقسام مرقمة من النهر (غرف، أنظمة فرعية) كما هو موضح في الشكل.

أرز.نموذج النهر (تدفق النهر - من 1 إلى ن).

يمكن أن يبدو الوصف الداخلي للنظام (كل نظام فرعي) كما يلي:

حيث x(t,i) هو حجم الماء في الغرفة i في الوقت t، a هو معامل تسرب المياه الجوفية، b هو هطول الأمطار، c هو التبخر من سطح الغرفة (a، b، c هي معلمات الإدخال ). قد يبدو الوصف الخارجي للنظام كما يلي:

حيث k(x,t,i) هو معامل يأخذ في الاعتبار تأثير التسرب الأرضي (الهيكل السفلي، ضفة النهر)، وl(x,t,i) هو معامل يأخذ في الاعتبار تأثير الهطول (الهطول الكثافة)، X(t) هو حجم الماء في النهر (بالقرب من المصرف، عند حافة الغرفة الأخيرة رقم n).

الوصف المورفولوجي للنظام- وصف هيكل أو هيكل النظام: وصف المجموعة أ من عناصر هذا النظام ومجموعة العلاقات R بينها الضرورية لتحقيق الهدف.

يتم إعطاء الوصف المورفولوجي بواسطة Tuple:

حيث A هي مجموعة العناصر وخصائصها، B هي مجموعة العلاقات مع البيئة، R هي مجموعة الاتصالات في A، V هي بنية النظام، نوع هذا الهيكل، Q هو الوصف، التمثيل النظام بأي لغة من الوصف المورفولوجي للنظام يحصل المرء الوصف الوظيفي للنظام (أي وصف لقوانين العمل، وتطور النظام)، ومنه - وصف المعلومات للنظام (وصف اتصالات المعلومات لكل من النظام مع البيئة والأنظمة الفرعية للنظام) أو ما يسمى بنظام المعلومات، بالإضافة إلى وصف معلوماتي منطقي (إعلامي) للنظام.

مثال.قد يشمل الوصف المورفولوجي للنظام البيئي، على وجه الخصوص، بنية الحيوانات المفترسة والفرائس التي تعيش فيه (نظام النوع "المفترس والفريسة")، أو بنيتها الغذائية (نظام النوع "من يأكل من؟") أو البنية ، تكوين الطعام، النظام الغذائي المعتاد للساكن)، خصائصهم، علاقاتهم وعلاقاتهم. الهيكل الغذائي للنظام البيئي المذكور أدناه هو مستوى واحد، أي. تشكل الحيوانات المفترسة والفرائس مجموعتين منفصلتين X وY مع خصائص S(X) وS(Y). لنأخذ اللغة الروسية مع عناصر الجبر كلغة Q للوصف المورفولوجي. ثم يمكننا تقديم الوصف المورفولوجي النموذجي المبسط التالي لهذا النظام البيئي:

أ= (رجل، نمر، حدأة، رمح، كبش، غزال، قمح، خنزير بري، برسيم، فأر الحقل، ثعبان، بلوط، مبروك الدوع)،
X=(رجل، نمر، طائرة ورقية، رمح، خنزير بري، ثعبان، كبش)،
Y = (غزال، قمح، برسيم، فأر الحقل، بلوط، مبروك الدوع)،
S(X)=(الزواحف، ذو القدمين، الرباعي، السباحة، الطيران)،
S(Y)=(كائن حي، حبوب، عشب، جوز)،
ب=(ساكن الأرض، ساكن الماء، النبات)
R = (المفترس، الفريسة).

إذا كنت تستخدم نتائج الديناميكيات السكانية (فرع من الرياضيات يدرس ديناميكيات وتطور السكان)، فيمكنك استخدام الوصف المورفولوجي المحدد للنظام لكتابة وصف وظيفي مناسب للنظام. على وجه الخصوص، يمكن كتابة ديناميكيات العلاقات في هذا النظام في شكل معادلات لوتكا-فولتيرا:

حيث xi(t) هو عدد (كثافة) السكان i، وbij هو معامل استهلاك النوع i من الفريسة بواسطة النوع j من المفترس (الشراهة)، وai هو معدل المواليد النوع الأول.

يعتمد الوصف المورفولوجي للنظام على الاتصالات المأخوذة بعين الاعتبار، عمقها (الاتصالات بين الأنظمة الفرعية الرئيسية، بين الأنظمة الفرعية الصغيرة، بين العناصر)، البنية (الخطية، الهرمية، الشبكة، المصفوفة، المختلطة)، النوع (الاتصال المباشر، التغذية الراجعة). ) ، الطبيعة (إيجابية، سلبية).

مثال.قد يتضمن الوصف المورفولوجي لآلة إنتاج منتج معين وصفًا هندسيًا للمنتج، وبرنامجًا (وصف تسلسل تصرفات الآلة)، ووصفًا لبيئة التشغيل (مسار المعالجة، وقيود العمل، وما إلى ذلك). .). علاوة على ذلك، يعتمد هذا الوصف على نوع وعمق التوصيلات، وهيكل المنتج، وقطعة العمل، وما إلى ذلك.

غالبًا ما يسمح لنا الوصف المعلوماتي للنظام بالحصول على معلومات إضافية حول النظام، واستخراج معرفة جديدة حول النظام، وحل المشكلات المعلوماتية والمنطقية، واستكشاف النماذج المعلوماتية للأنظمة.

مثال.دعونا نفكر في مشكلة معلوماتية منطقية بسيطة: سيارة جاك حمراء، وسيارة بيتر ليست سوداء، وليست زرقاء، وليست زرقاء فاتحة، وسيارة مايكل سوداء وزرقاء، وسيارة باري بيضاء وزرقاء، وسيارة أليكس هي كل الألوان المدرجة؛ من كان لديه لون السيارة إذا كان لديهم جميعًا سيارات ملونة مختلفة في النزهة؟ للوهلة الأولى، يمكن الحصول بسهولة على الإجابة على هذا السؤال الصعب باستخدام وصف إعلامي للنظام باستخدام جدول المواقف التي تم حلها (جدول الحالة - الشكل):

أرز.الجدول الأولي لحالات مهمة المعلومات المنطقية

من هذا الجدول، يمكن أن نرى أن جاك كان في سيارة حمراء، وبالتالي لا يمكن أن يكون بيتر إلا في سيارة بيضاء. ويترتب على ذلك أن باري كان في سيارة زرقاء، وكان مايكل في سيارة سوداء، وكان أليكس في سيارة زرقاء.

يعد تحديد المشكلات المعلوماتية المنطقية وحلها وسيلة قوية لتوضيح اتصالات المعلومات في النظام، وعلاقات السبب والنتيجة، ورسم القياسات، وتطوير التفكير الخوارزمي، والانتباه، وما إلى ذلك.

دعونا نسمي النظامين مقابل ، إذا كان لديهم نفس الغرض، العناصر المكونة، الهيكل. يمكن إنشاء الرابط (الروابط) بين هذه الأنظمة بطريقة ذات معنى.

يمكننا أيضا أن نتحدث عن التكافؤ حسب الغرض (حسب العناصر، حسب البنية) .

لنفترض أن هناك نظامين متكافئين X وY وأن النظام X له بنية (أو خاصية، قيمة) I. إذا كان يتبع ذلك أن النظام Y لديه أيضًا هذه البنية (أو الخاصية، القيمة) I، فسيتم استدعائي ثابت الأنظمة X و Y. يمكننا التحدث عنها محتوى ثابتنظامين أو أكثر أو كليهما الغمر المستمرنظام إلى آخر. إن ثبات نظامين أو أكثر يفترض وجود مثل هذا الثبات.

مثال.إذا نظرنا في عملية المعرفة في أي مجال موضوعي، فإن معرفة أي نظام، فإن المتغير العالمي لهذه العملية هو شكلها الحلزوني. لذلك، فإن دوامة الإدراك هي ثابتة لأي عملية معرفة، مستقلة عن الظروف والحالات الخارجية (على الرغم من أن معلمات اللولب وانتشارها، على سبيل المثال، سرعة وشدة النشر، تعتمد على هذه الظروف). السعر هو أحد الثوابت في العلاقات الاقتصادية، والنظام الاقتصادي؛ ويمكنه تحديد المال والقيمة والنفقات.

الملامح الرئيسية للنظام:

النزاهة أو التماسك أو الاستقلال النسبي عن البيئة والأنظمة (هذه هي الخاصية الكمية الأكثر أهمية للنظام)، مع اختفاء الاتصال، يختفي النظام نفسه، على الرغم من إمكانية الحفاظ على عناصر النظام وحتى بعض الاتصالات، والعلاقات بينها؛
وجود أنظمة فرعية واتصالات بينها أو وجود بنية النظام (هذه هي الخاصية النوعية الأكثر أهمية للنظام)، ومع اختفاء الأنظمة الفرعية أو الروابط بينها، قد يختفي النظام نفسه؛
إمكانية العزلة أو التجريد من البيئة ، أي. العزلة النسبية عن تلك العوامل البيئية التي لا تؤثر بشكل كاف على تحقيق الهدف؛
اتصالات مع البيئة بشأن تبادل الموارد؛
خضوع تنظيم النظام بأكمله لهدف معين (وهذا يأتي من تعريف النظام)؛
ظهور أو عدم اختزال خصائص النظام إلى خصائص العناصر.

يجب أن يتمتع النظام الفرعي بجميع خصائص النظام، وعلى وجه الخصوص، خاصية النزاهة (بالهدف الفرعي) والنشوء، والتي تميز النظام الفرعي عن مكون النظام - مجموعة من العناصر التي لم يتم صياغة هدف فرعي لها ولا توجد نزاهة .

الكل دائمًا نظام، والنزاهة دائمًا متأصلة في النظام، وتظهر في النظام في شكل التماثل، والتكرار (الدورة)، والقدرة على التكيف والتنظيم الذاتي، ووجود الثوابت والحفاظ عليها.

"في النظام المنظم، كل جزء أو جانب يكمل الأجزاء الأخرى وبهذا المعنى يكون مملاً بالنسبة لهم كعضو من الكل له معنى خاص" (بوغدانوف أ.أ.).

إن التغيير الواضح في سلامة النظام ليس سوى تغيير في "وجهات نظرنا تجاهه"، على سبيل المثال، التغييرات في الوقت أو في الإحداثيات المكانية. تتميز النزاهة بخاصية التذبذب والدورية، مع وجود قوانين معينة للحفاظ على الموارد (المادة والطاقة والمعلومات والتنظيم والثوابت المكانية والزمانية).

مثال.في عدد من النظم البيئية، على سبيل المثال، السكان، يعد التغير في حجم السكان أو كثافتهم عملية تذبذبية، مع وجود قوانين معينة للحفظ، تشبه قوانين حفظ وتحويل الطاقة.

عند إجراء تحليل نظام لمختلف الكائنات والعمليات والظواهر، من الضروري المرور بالمراحل التالية لتحليل النظام:

صياغة الأهداف وأولوياتها ومشكلات البحث.
تحديد وتوضيح مصادر البحث.
عزل النظام (عن البيئة) باستخدام الموارد.
تعريف ووصف النظم الفرعية.
تعريف ووصف سلامة (اتصالات) الأنظمة الفرعية وعناصرها.
تحليل علاقات النظام الفرعي.
بناء هيكل النظام.
تحديد وظائف النظام وأنظمته الفرعية.
تنسيق أهداف النظام مع أهداف النظام الفرعي.
تحليل (اختبار) سلامة النظام.
تحليل وتقييم ظهور النظام.
اختبار النظام (نموذج النظام) وعمله.

علم المعرفة- اتجاه علمي متعدد التخصصات (الفلسفة، وعلم النفس العصبي، وعلم النفس، واللغويات، وعلوم الكمبيوتر، والرياضيات، والفيزياء، وما إلى ذلك) يدرس أساليب ونماذج تكوين المعرفة والإدراك وأنماط التفكير الهيكلية العالمية.

في تحليل النظام للأنظمة، فإن الأداة الملائمة لتصويرها هي مجموعة أدوات الهيكلة المعرفية.

الغرض من البناء المعرفي هو تكوين وتوضيح فرضية حول عمل النظام قيد الدراسة، أي: المخططات الهيكلية للعلاقات بين السبب والنتيجة وتقييمها الكمي.

تكون علاقة السبب والنتيجة بين الأنظمة (الأنظمة الفرعية والعناصر) A وB إيجابية (سلبية) إذا كانت زيادة أو تقوية A تؤدي إلى زيادة أو تقوية (تناقص أو إضعاف) B.

مثال.قد يبدو المخطط الكتلي المعرفي لتحليل مشكلة استهلاك الطاقة كما يلي:

أرز.مثال على الخريطة المعرفية.

بالإضافة إلى المخططات المعرفية، يمكن استخدام الشبكات المعرفية (المقاييس والمصفوفات)، والتي تجعل من الممكن تحديد الاستراتيجيات السلوكية (على سبيل المثال، الشركة المصنعة في السوق).

يتم تشكيل الشبكة باستخدام نظام إحداثيات العوامل، حيث يتوافق كل إحداثي مع عامل واحد أو مؤشر (على سبيل المثال، مالي) أو فاصل زمني معين لتغيير هذا العامل. تتوافق كل منطقة من الشبكة مع سلوك أو آخر. يمكن أن تكون المؤشرات نسبية (على سبيل المثال، من 0 إلى 1)، ومطلقة (على سبيل المثال، من الحد الأدنى إلى الحد الأقصى)، وثنائية القطب ("عالية أو كبيرة" - "منخفضة أو صغيرة)"، وواضحة وغامضة، وحتمية وغير حتمية. يمكن أن تكون هذه الشبكات مفيدة، على وجه الخصوص، لتحسين توزيع الأعمال للمجموعة الرئيسية من الضرائب بين الميزانيات الفيدرالية والإقليمية، وتطوير استراتيجية لزيادة الاكتفاء الذاتي في الميزانية، وما إلى ذلك. وتظهر إحدى هذه الشبكات (في نظام المؤشرات ثنائي القطب)؛ المنطقة D هي الأكثر ملاءمة، والمنطقة A هي الأقل ملاءمة.

أرز.الشبكة المعرفية للاستقرار المالي للشركة.

تسمح لك الأدوات المعرفية بتقليل تعقيد البحث وإضفاء الطابع الرسمي والهيكلة والنمذجة للنظام.

بتلخيص ما سبق، يمكننا إعطاء تعريف فلسفي وجدلي للنظام: نظام - هذا جزء من الواقع الموضوعي، محدود بالأهداف والموارد.

كل شيء في العالم منهجي: الممارسة والإجراءات العملية والمعرفة وعملية الإدراك والبيئة والعلاقات معها (فيها).

إن أي نشاط فكري إنساني يجب أن يكون بطبيعته نشاطًا نظاميًا، يتضمن استخدام مجموعة من الإجراءات النظامية المترابطة على المسار بدءًا من تحديد المهام والأهداف وحتى إيجاد الحلول واستخدامها.

مثال.يجب أن يرتكز أي قرار بيئي على المبادئ الأساسية لتحليل النظم وعلوم الكمبيوتر والإدارة ويأخذ في الاعتبار سلوك الإنسان والكائنات الحية (بما في ذلك النباتات) في البيئة - في مجال المواد والطاقة والمعلومات، أي في مجال البيئة. على معايير عقلانية وسليمة بيئياً للسلوك في هذه البيئة، من وجهة نظر "نظام" الأنظمة الفرعية "الإنسان" و"الطبيعة" و"الفضاء".

لا يسمح جهل تحليل النظم بتحويل المعرفة (المضمنة في التعليم التقليدي) إلى قدرات ومهارات في تطبيقها، إلى مهارات في إجراء الأنشطة النظامية (بناء وتنفيذ إجراءات بناءة مستهدفة أو منظمة أو ذات موارد أو محدودة الموارد لحل المشكلات). . الشخص الذي يفكر ويتصرف بشكل منهجي، كقاعدة عامة، يتنبأ ويأخذ في الاعتبار نتائج أنشطته، ويزن رغباته (أهدافه) وقدراته (موارده)، ويأخذ في الاعتبار مصالح البيئة، ويطور الذكاء، ويطور العقل الصحيح. النظرة العالمية والسلوك الصحيح في المجموعات البشرية.

العالم من حولنا لانهائي في المكان والزمان؛ في الوقت نفسه، يوجد شخص لفترة محدودة، وعند تحقيق أي هدف، لديه موارد محدودة فقط (المواد والطاقة والمعلومات والبشرية والتنظيمية والمكانية والزمانية).

إن التناقضات بين رغبة الإنسان غير المحدودة في فهم العالم والقدرة المحدودة على القيام بذلك، بين لانهاية الطبيعة والموارد المحدودة للبشرية، لها العديد من النتائج المهمة، بما في ذلك في عملية إدراك الإنسان للعالم من حوله. . إحدى ميزات الإدراك التي تسمح لك بحل هذه التناقضات تدريجيًا وخطوة بخطوة هي استخدام طريقة تفكير تحليلية وتركيبية، أي. تقسيم الكل إلى أجزاء وتقديم المعقد كمجموعة من المكونات الأبسط، وعلى العكس من ذلك، ربط العناصر البسيطة وبالتالي بناء المجمع. وهذا ينطبق أيضًا على التفكير الفردي، وعلى الوعي الاجتماعي، وعلى كل معرفة الناس، وعلى عملية الإدراك نفسها.

مثال.إن تحليل المعرفة الإنسانية يتجلى في وجود علوم مختلفة، وفي تمايز العلوم، وفي دراسة أعمق لقضايا تزداد ضيقا، وكل واحدة منها في حد ذاتها مثيرة للاهتمام ومهمة وضرورية. وفي الوقت نفسه، فإن العملية العكسية لتوليف المعرفة ضرورية بنفس القدر. هذه هي الطريقة التي تنشأ بها العلوم "الحدودية" - الإلكترونيات الإلكترونية والكيمياء الحيوية والتآزر وغيرها. ومع ذلك، هذا ليس سوى شكل واحد من أشكال التوليف. يتم تحقيق شكل آخر أعلى من المعرفة التركيبية في شكل علوم حول الخصائص الأكثر عمومية للطبيعة. تحدد الفلسفة وتصف أي خصائص مشتركة لجميع أشكال المادة؛ تدرس الرياضيات بعض العلاقات، ولكن أيضًا العلاقات العالمية. تشمل العلوم الاصطناعية علوم النظام: تحليل النظام، وعلوم الكمبيوتر، وعلم التحكم الآلي، وما إلى ذلك، وربط المعرفة الرسمية والتقنية والإنسانية وغيرها.

لذا فإن تقسيم التفكير إلى تحليل وتوليف وترابط هذه الأجزاء من العلامات الواضحة على الإدراك المنهجي.

عملية الهياكل المعرفية وأنظمة العالم من حولنا. كل ما هو غير معروف في لحظة معينة من الزمن يشكل "الفوضى في النظام"، والتي لا يمكن تفسيرها في إطار النظرية قيد النظر، وتفرض البحث عن هياكل جديدة ومعلومات جديدة وأشكال جديدة من التمثيل ووصف المعرفة يؤدي إلى ظهور فروع جديدة للمعرفة؛ هذه الفوضى تطور الباحث أيضًا.

يمكن أن يحدث نشاط النظام في وضعين: التطوير (التطور) والأداء.

عملية- هذا هو نشاط النظام دون تغيير الهدف.

تطوير- هذا هو نشاط النظام مع تغيير الأهداف.

أثناء تشغيل النظام وتطوره، من الواضح أنه لا يوجد أي تغيير نوعي في البنية التحتية للنظام؛ ومع تطور وثورة النظام تتغير بنيته التحتية نوعيا. التنمية هي الصراع بين التنظيم وعدم التنظيم في النظام وترتبط بتراكم وتعقيد المعلومات وتنظيمها.

مثال.المعلوماتية في البلاد في أعلى مراحلها - الاستخدام الكامل لقواعد المعرفة المختلفة، وأنظمة الخبراء، والأساليب والأدوات المعرفية، والنمذجة، وأدوات الاتصال، وشبكات الاتصال، وضمان المعلومات، وبالتالي أي أمن، وما إلى ذلك؛ وهذا تغيير ثوري في المجتمع. الحوسبة دون طرح مشاكل جديدة، أي. إن "تعليق أجهزة الكمبيوتر على الأساليب والتقنيات القديمة لمعالجة المعلومات" هو عمل وليس تطوير. إن تراجع القيم الأخلاقية والأخلاقية في المجتمع، وفقدان الهدف في الحياة يمكن أن يؤدي إلى "عمل" ليس فقط الأفراد، ولكن أيضًا الطبقات الاجتماعية للمجتمع.

أي تحديث للمعلومات يرتبط بتحديث المادة والطاقة والعكس.

مثال.التطور الكيميائي، والتفاعلات الكيميائية، وتؤدي طاقة هذه التفاعلات في جسم الإنسان إلى النمو البيولوجي، والحركة، وتراكم الطاقة البيولوجية؛ هذه الطاقة هي أساس تطوير المعلومات، طاقة المعلومات؛ الطاقة الأخيرة تحدد طاقة الحركة الاجتماعية والتنظيم في المجتمع.

إذا كانت التغييرات الكمية في النظام في خصائص العناصر وعلاقاتها في النظام تؤدي إلى تغييرات نوعية، فإن هذه الأنظمة تسمى تطوير الأنظمة . تتمتع هذه الأنظمة بعدد من الجوانب المميزة، على سبيل المثال، يمكنها تغيير حالتها تلقائيًا وفقًا للتفاعلات مع البيئة (الحتمية والعشوائية). في مثل هذه الأنظمة، يؤدي النمو الكمي للعناصر والأنظمة الفرعية، واتصالات النظام إلى تغييرات نوعية (الأنظمة والهياكل)، وتعتمد صلاحية (استقرار) النظام على التغييرات في الاتصالات بين عناصر (الأنظمة الفرعية) للنظام.

مثال.يعتمد تطور اللغة كنظام على تطور وارتباطات العناصر المكونة لها - الكلمة والمفهوم والمعنى وما إلى ذلك. صيغة أرقام فيبوناتشي: x n =x n-1 +x n-2, n>2, x 1 =1, x 2 =1 تحدد نظام الأرقام المتطور.

الملامح الرئيسية لتطوير النظم:

التغيير التلقائي في حالة النظام.
رد الفعل (رد الفعل) لتأثير البيئة (الأنظمة الأخرى) مما يؤدي إلى تغيير في الحالة الأولية للبيئة ؛
تدفق مستمر للموارد (العمل المستمر على تدفقها) موجه ضد موازنة تدفقها مع البيئة.

إذا تم تطوير نظام متطور على حساب مواده أو طاقته أو معلوماته أو موارده البشرية أو التنظيمية داخل النظام نفسه، فإن هذه الأنظمة تسمى التطوير الذاتي (التطوير الذاتي الكافي). هذا الشكل من تطوير النظام هو الأكثر مرغوبة وواعدة.

مثال.على سبيل المثال، إذا زاد الطلب على العمالة الماهرة في سوق العمل، فستكون هناك رغبة في زيادة المؤهلات والتعليم، مما سيؤدي إلى ظهور خدمات تعليمية جديدة وأشكال جديدة نوعيا للتدريب المتقدم. يمكن أن يؤدي تطوير الشركة وظهور شبكة من الفروع إلى أشكال تنظيمية جديدة، على وجه الخصوص، إلى مكتب محوسب، علاوة على ذلك، إلى أعلى مرحلة من تطوير المكتب الآلي - مكتب افتراضي أو شركة افتراضية.

مثال.يمكن أن يؤدي نمو البنية المكانية للبلورة أو تطور المرجان إلى ظهور بنية جديدة نوعيًا. لاحظ أن إحدى المشكلات المركزية في علم الأحياء التطوري للأنظمة الحية هي مشكلة تكوين البنية المكانية، على سبيل المثال، تكوين خطوط الحمار الوحشي.

لتقييم تطور وتطور النظام، لا يتم استخدام التقييمات النوعية فحسب، بل أيضًا التقييمات الكمية، بالإضافة إلى نوع مختلط من التقييم.

مثال.في نظام الأمم المتحدة، لتقييم التنمية الاجتماعية والاقتصادية للبلدان، يستخدمون مؤشر التنمية البشرية (مؤشر التنمية البشرية - مؤشر التنمية البشرية، الإمكانات البشرية)، الذي يأخذ في الاعتبار 4 معايير رئيسية، تتغير من الحد الأدنى إلى الحد الأقصى للقيم:

متوسط العمر المتوقع (25-85 سنة)؛
معدل الأمية بين البالغين (0-100%)؛
متوسط مدة الدراسة (0-15 سنة)؛
الدخل السنوي للفرد (200-40.000 دولار).

يتم تقليل هذه المعلومات إلى القيمة الإجمالية لمؤشر التنمية البشرية. وفقا لمؤشر التنمية البشرية، تنقسم جميع البلدان إلى متقدمة للغاية، ومتقدمة بشكل معتدل، ومتخلفة. تتميز البلدان التي لديها مؤسسات اقتصادية وقانونية وسياسية واجتماعية وتعليمية نامية (ذاتية التطوير) بمستويات عالية من مؤشر التنمية البشرية. بدورها، تؤثر التغييرات في مؤشر التنمية البشرية (العوامل المؤثرة عليه) على التطوير الذاتي لهذه المؤسسات، وخاصة المؤسسات الاقتصادية، ولا سيما التنظيم الذاتي للعرض والطلب، والعلاقات بين المنتج والمستهلك، والسلع والتكلفة. على العكس من ذلك، يمكن أن يؤدي مستوى مؤشر التنمية البشرية أيضًا إلى انتقال الدولة من فئة (التنمية وفقًا لهذا المعيار) إلى أخرى، على وجه الخصوص، إذا كانت روسيا في عام 1994 في المركز 34 في العالم (من بين 200 دولة)، إذن في عام 1996 كان بالفعل في المركز 57. وهذا يؤدي إلى تغييرات في العلاقات مع البيئة، بما في ذلك في السياسة.

سوف نفهم مرونة النظام على أنها القدرة على التكيف الهيكلي للنظام استجابة للتأثيرات البيئية.

مثال.مرونة النظام الاقتصادي - القدرة على التكيف هيكليا مع الظروف الاجتماعية والاقتصادية المتغيرة، والقدرة على التنظيم، مع التغيرات في الخصائص والظروف الاقتصادية.

2.2. تصنيف الأنظمة. أنظمة كبيرة ومعقدة

يمكن تصنيف الأنظمة وفقًا لمعايير مختلفة. غالبًا ما يكون تنفيذه مستحيلًا تمامًا ويعتمد على الهدف والموارد. دعونا نقدم الطرق الرئيسية للتصنيف (معايير أخرى لتصنيف الأنظمة ممكنة).

فيما يتعلق بالنظام للبيئة:
- يفتح(هناك تبادل للموارد مع البيئة)؛
- مغلق(لا يوجد تبادل للموارد مع البيئة).
حسب أصل النظام (العناصر، الاتصالات، الأنظمة الفرعية):
- صناعي(الأدوات، الآليات، الآلات، الآلات الأوتوماتيكية، الروبوتات، إلخ)؛
- طبيعي(حية، غير حية، بيئية، اجتماعية، إلخ)؛
- افتراضي(خيالية، وعلى الرغم من عدم وجودها في الواقع، إلا أنها تعمل بنفس الطريقة كما لو كانت موجودة بالفعل)؛
- مختلط(اقتصادية، تقنية حيوية، تنظيمية، إلخ).
حسب وصف متغيرات النظام:
- مع المتغيرات النوعية(ليس لها سوى وصف ذي معنى)؛
- مع المتغيرات الكمية(وجود متغيرات قابلة للقياس الكمي بشكل منفصل أو مستمر)؛
- مختلطالأوصاف (الكمية – النوعية).
حسب نوع وصف القانون (القوانين) لعمل النظام:
- يكتب "صندوق اسود"(قانون تشغيل النظام غير معروف تمامًا؛ فقط رسائل الإدخال والإخراج للنظام معروفة)؛
- غير محددة(لم يتم وصف القانون، بل نصفه باستخدام معلمات غير معروفة على الأقل، فقط بعض الخصائص المسبقة للقانون معروفة)؛
- ذات معلمات(القانون معروف حتى المعلمات ويمكن أن يعزى إلى فئة معينة من التبعيات)؛
- يكتب "صندوق أبيض (شفاف)"(القانون معروف تماما).
حسب طريقة إدارة النظام (في النظام):
- أنظمة التحكم الخارجية(بدون ردود فعل، منظمة، مدارة هيكليا، معلوماتيا أو وظيفيا)؛
- تسيطر عليها من الداخل(الحكم الذاتي أو التنظيم الذاتي - يتم التحكم فيه بواسطة البرنامج، ويتم تنظيمه تلقائيًا، وقابل للتكيف - قابل للتكيف بمساعدة التغييرات الخاضعة للرقابة في الدول والتنظيم الذاتي - تغيير هيكلها في الزمان والمكان على النحو الأمثل، وتنظيم هيكلها تحت تأثير الداخلية والعوامل الخارجية)؛
- مع التحكم المشترك(آلي، نصف آلي، آلي، تنظيمي).

تحت أنظمة يشير إلى تصحيح معلمات التحكم بناءً على ملاحظات مسار سلوك النظام - من أجل إعادة النظام إلى الحالة المطلوبة (إلى المسار المطلوب لسلوك النظام؛ في هذه الحالة، يُفهم مسار النظام على أنه تسلسل حالات النظام المعتمدة أثناء تشغيل النظام، والتي تعتبر بمثابة بعض النقاط في مجموعة حالات النظام).

مثال.دعونا ننظر في النظام البيئي "البحيرة". هذا نظام طبيعي مفتوح، يمكن وصف متغيراته بطريقة مختلطة (كميًا ونوعيًا، على وجه الخصوص، درجة حرارة الخزان هي خاصية موصوفة كميًا)، ويمكن وصف بنية سكان البحيرة سواء من الناحية النوعية أو الكمية، ويمكن وصف جمال البحيرة من الناحية النوعية. وفقا لنوع وصف قانون عمل النظام، يمكن تصنيف هذا النظام على أنه غير محدد المعالم ككل، على الرغم من أنه من الممكن التمييز بين الأنظمة الفرعية من أنواع مختلفة، على وجه الخصوص، أوصاف مختلفة للنظام الفرعي "الطحالب"، "الأسماك" "،" الدفق المتدفق "،" الدفق المتدفق "،" القاع "،" Bereg "، إلخ. نظام "الكمبيوتر" مفتوح ، اصطناعي ، ذو وصف مختلط ، ذو معلمات ، يتم التحكم فيه خارجيًا (برنامج). نظام "القرص المنطقي" هو وصف مفتوح، افتراضي، كمي، من نوع "الصندوق الأبيض" (لا ندرج محتويات القرص في هذا النظام!)، إدارة مختلطة. نظام "الشركة" مفتوح، مختلط الأصل (التنظيمي) والوصف، ويتم التحكم فيه من الداخل (نظام قابل للتكيف، على وجه الخصوص).

يسمى النظام كبير ، إذا كانت دراستها أو نمذجتها صعبة بسبب بعدها الكبير، أي. مجموعة حالات النظام S لها بعد كبير. ما البعد الذي يجب اعتباره كبيرًا؟ لا يمكننا الحكم على هذا إلا من خلال مشكلة (نظام) محدد وهدف محدد للمشكلة قيد الدراسة وموارد محددة.

يتم تقليل النظام الكبير إلى نظام ذي بُعد أصغر باستخدام أدوات حوسبة (أو موارد) أكثر قوة أو عن طريق تقسيم المشكلة إلى عدد من المهام ذات البعد الأصغر (إن أمكن).

مثال.وينطبق هذا بشكل خاص عند تطوير أنظمة حوسبة كبيرة، على سبيل المثال، عند تطوير أجهزة كمبيوتر ذات بنية متوازية أو خوارزميات ذات بنية بيانات متوازية ومعالجة متوازية.

يسمى النظام معقد ، إذا لم يكن لديه موارد كافية (معلومات بشكل أساسي) للوصف الفعال (الحالات وقوانين التشغيل) والتحكم في النظام - تحديد أو وصف معلمات التحكم أو اتخاذ القرارات في مثل هذه الأنظمة (في مثل هذه الأنظمة يجب أن يكون هناك دائمًا النظام الفرعي لصنع القرار).

مثال.الأنظمة المعقدة هي، على سبيل المثال، تفاعلات كيميائية عند النظر إليها على المستوى الجزيئي؛ خلية بيولوجية تعتبر على المستوى الأيضي. العقل البشري إذا نظر إليه من وجهة نظر الأفعال الفكرية التي يقوم بها الإنسان؛ الاقتصاد ينظر إليه على المستوى الكلي (أي الاقتصاد الكلي)؛ المجتمع الإنساني – على المستوى السياسي – الديني – الثقافي؛ الحاسوب (خاصة الجيل الخامس)، إذا اعتبر وسيلة للحصول على المعرفة؛ اللغة - في جوانب عديدة.

وينبع تعقيد هذه الأنظمة من سلوكها المعقد. يعتمد تعقيد النظام على مستوى الوصف أو الدراسة للنظام المعتمد - مجهري أو مجهري.

يمكن أن يكون تعقيد النظام خارجيًا أو داخليًا.

التعقيد الداخلي يتم تحديده من خلال مدى تعقيد مجموعة الحالات الداخلية، التي يمكن تقييمها من خلال مظاهر النظام، وتعقيد التحكم في النظام.

التعقيد الخارجي يتحدد من خلال مدى تعقيد العلاقات مع البيئة، ومن المحتمل أن يتم تقييم مدى تعقيد إدارة النظام من خلال ردود الفعل من النظام والبيئة.

الأنظمة المعقدة هي:

التعقيد الهيكلي أو الثابت (لا توجد موارد كافية لبناء الهيكل ووصفه وإدارته)؛
ديناميكية أو مؤقتة (لا توجد موارد كافية لوصف ديناميكيات سلوك النظام والتحكم في مساره)؛
معلوماتية أو معلوماتية منطقية، معلوماتية (لا توجد موارد كافية للحصول على وصف إعلامي ومنطقي للنظام)؛
الحسابية أو التنفيذ والبحث (لا توجد موارد كافية للتنبؤ الفعال أو حسابات معلمات النظام أو أن تنفيذها يعوقه نقص الموارد)؛
خوارزمية أو بناءة (لا توجد موارد كافية لوصف خوارزمية التشغيل أو التحكم في النظام، للحصول على وصف وظيفي للنظام)؛
التنمية أو التطور ، التنظيم الذاتي (نقص الموارد اللازمة للتنمية المستدامة والتنظيم الذاتي).

كلما كان النظام المعني أكثر تعقيدًا، كلما كانت عمليات المعلومات الداخلية أكثر تنوعًا وتعقيدًا يجب تحديثها من أجل تحقيق هدف النظام، أي. النظام يعمل أو تطور كنظام.

مثال.تم وصف سلوك عدد من الأنظمة الحقيقية المختلفة (على سبيل المثال، الموصلات المترابطة ذات المقاومة x1، x2، ...، xn أو المركبات الكيميائية بتركيزات x1، x2، ...، xn من الكواشف الكيميائية المشاركة في التفاعل) بواسطة نظام من المعادلات الجبرية الخطية المكتوبة على شكل مصفوفة:

سيعكس شغل المصفوفة A (بنيتها واتصالها) مدى تعقيد النظام الموصوف. على سبيل المثال، إذا كانت المصفوفة A عبارة عن مصفوفة مثلثية عليا (العنصر الموجود عند تقاطع الصف i والعمود j يساوي دائمًا 0 لـ i>j)، فبغض النظر عن n (بعد النظام) يمكن فحصه بسهولة للتأكد من قابليته للحل. للقيام بذلك، يكفي إجراء عكس الطريقة الغوسية. إذا كانت المصفوفة A ذات شكل عام (ليست متماثلة، ولا ذات نطاقات، ولا متناثرة، وما إلى ذلك)، فإن دراسة النظام تكون أكثر صعوبة (لأنه في هذه الحالة من الضروري إجراء إجراء أكثر تعقيدًا من الناحية الحسابية والديناميكية) من المدى الأمامي للطريقة الغوسية). وبالتالي، سيكون للنظام تعقيد هيكلي (والذي قد يستلزم بالفعل تعقيدًا حسابيًا، على سبيل المثال، عند إيجاد حل). إذا كان الرقم n كبيرًا بدرجة كافية، فإن صعوبة حل مشكلة تخزين المصفوفة المثلثية العليا A في ذاكرة الوصول العشوائي للكمبيوتر يمكن أن تسبب التعقيد الحسابي والديناميكي للمشكلة الأصلية. ستؤدي محاولة استخدام هذه البيانات عن طريق القراءة من القرص إلى زيادة متعددة في وقت الحساب (سيزيد من التعقيد الديناميكي - ستتم إضافة عوامل معالجة القرص).

مثال.يجب أن يكون هناك نظام ديناميكي يتم وصف سلوكه من خلال مشكلة كوشي في النموذج:

هذه المشكلة لها حل:

يوضح هذا أن y(t) لـ k=10 يغير ترتيب الحجم بشكل أسرع من y(t) لـ k=1 وسيكون تتبع ديناميكيات النظام أكثر صعوبة: تنبؤ أكثر دقة لـ t® 0 وc الصغيرة يرتبط بتكاليف إضافية لحساب t.e. من الناحية الخوارزمية والمعلوماتية والديناميكية والهيكلية، يمكن أن يصبح "النظام غير المعقد للغاية" (بالنسبة لـ a، k¹ 0) معقدًا حسابيًا وربما تطوريًا (بالنسبة لـ t® 0)، وبالنسبة لـ t الكبيرة (t®¥) ولا يمكن التنبؤ به. على سبيل المثال، عند t كبير، قد تتداخل قيم الأخطاء الحسابية المتراكمة للحل مع قيم الحل نفسه. إذا قمنا في نفس الوقت بتحديد صفر بيانات أولية a¹ 0، فقد يتوقف النظام عن أن يكون، على سبيل المثال، بسيطًا من الناحية المعلوماتية، خاصة إذا أمن الصعب تحديد مسبقة.

مثال.يُلاحظ تبسيط الوسائل التقنية للعمل في الشبكات، على سبيل المثال، التقدم العلمي الذي يسمح لك بتوصيل جهاز كمبيوتر مباشرة بالشبكة، "بمأخذ كهربائي"، إلى جانب تعقيد الشبكات نفسها، على سبيل المثال، زيادة في عدد المشتركين وتدفق المعلومات إلى الإنترنت. إلى جانب تعقيد الإنترنت نفسه، تم تبسيط وسائل الوصول إليه (للمستخدم!)، وزيادة قدراته الحاسوبية.

يؤثر التعقيد الهيكلي للنظام على التعقيد الديناميكي والحسابي. التغيرات في التعقيد الديناميكي يمكن أن تؤدي إلى تغييرات في التعقيد الهيكلي، على الرغم من أن هذا ليس شرطا. علاوة على ذلك، يمكن للنظام المعقد أيضًا أن يكون نظامًا ليس نظامًا كبيرًا؛ في هذه الحالة، يمكن أن يصبح الاتصال (قوة الاتصال) بين العناصر والأنظمة الفرعية للنظام مهمًا (انظر المثال أعلاه مع مصفوفة نظام المعادلات الجبرية الخطية).

إن مفهوم تعقيد النظام في حد ذاته ليس شيئًا عالميًا وغير قابل للتغيير ويمكن أن يتغير ديناميكيًا من دولة إلى أخرى. وفي الوقت نفسه، يمكن أن تؤدي الروابط والعلاقات الضعيفة بين الأنظمة الفرعية إلى زيادة تعقيد النظام.

مثال.دعونا نفكر في الإجراء الخاص بتقسيم قطعة واحدة، يليه التخلص من منتصف الأجزاء الثلاثة واستكمال بناء مثلث متساوي الأضلاع على القطعة المقذوفة (الشكل)؛ سنكرر هذا الإجراء في كل مرة مرة أخرى لكل قطعة من الأجزاء المتبقية بعد التخلص منها. هذه العملية بسيطة من الناحية الهيكلية، ولكنها معقدة من الناحية الديناميكية؛ علاوة على ذلك، يتم تشكيل صورة مثيرة للاهتمام ديناميكيًا ويصعب تتبعها للنظام، وتصبح "أكثر فأكثر تعقيدًا وتعقيدًا". ويسمى هذا النوع من الهيكل فركتلاتأو الهياكل الكسورية(فركتل - من كسر - كسر وكسر - كسر، أي جسم مكسور ذو بعد كسري). السمة المميزة لها هي التشابه الذاتي، أي. بغض النظر عن مدى صغر جزء من الكسورية يشبه في البنية الكل، مثل الفرع يشبه الشجرة.

أرز.كائن كسورية (منحنى كوخ).

من خلال تقليل تعقيد النظام، يمكنك في كثير من الأحيان زيادة محتوى المعلومات وقابلية البحث.

مثال.اختيار الإسقاط العقلاني للكائن المكاني يجعل الرسم أكثر إفادة. باستخدام المجهر كجهاز تجريبي، يمكنك فحص بعض خصائص الجسم غير المرئية بالعين المجردة.

يسمى النظام مستمر ، إذا حافظت على ميل للسعي لتحقيق الحالة الأكثر توافقًا مع أهداف النظام، أهداف الحفاظ على الجودة دون تغيير الهيكل أو لا تؤدي إلى تغييرات قوية في هيكل النظام على مجموعة معينة من الموارد (ل على سبيل المثال، على فترة زمنية). ويجب تحديد مفهوم "التغيير القوي" وتحديده في كل مرة.

مثال.لنفكر في بندول معلق عند نقطة معينة ومائل عن موضع التوازن بزاوية 0 £ j £ p . سيكون البندول مستقرًا هيكليًا وحسابيًا وخوارزميًا ومعلوماتيًا في أي نقطة، وعندما تكون j = 0 (حالة بقية البندول) سيكون مستقرًا وديناميكيًا وتطوريًا (نحن لا نأخذ في الاعتبار عمليات التنظيم الذاتي في البندول على المستوى الجزئي). عند الانحراف عن حالة التوازن المستقرة، يميل البندول، ذاتي التنظيم، إلى التوازن. عندما j=p يذهب البندول إلى حالة غير مستقرة ديناميكيًا. إذا اعتبرنا الجليد (كنظام)، فإن هذا النظام عند درجة حرارة الانصهار يكون غير مستقر من الناحية الهيكلية. السوق - مع الطلب (العرض غير المستقر) غير مستقر من الناحية الهيكلية والتطورية.

يسمى النظام الاتصال ، إذا قام أي نظامين فرعيين بتبادل المورد، أي. هناك بعض العلاقات والصلات الموجهة نحو الموارد بينهما.

2.3. مقياس لتعقيد النظام

في جميع الكتب المدرسية تقريبًا، يمكنك العثور على عبارات "مشكلة معقدة"، و"مشكلة معقدة"، و"نظام معقد"، وما إلى ذلك. بشكل حدسي، كقاعدة عامة، تعني هذه المفاهيم بعض السلوك الخاص لنظام أو عملية تجعل من المستحيل وصف النظام ودراسته والتنبؤ بسلوكه وتطويره. عند تحديد مقياس تعقيد النظام، من المهم تسليط الضوء على الخصائص الثابتة للأنظمة أو ثوابت المعلومات وإدخال مقياس لتعقيد الأنظمة بناءً على أوصافها.

دع m (S) يكون مقياسًا للتعقيد أو وظيفة (معيار، مقياس) محدد (معطى) على مجموعة معينة من العناصر والأنظمة الفرعية للنظام S.

كيفية تحديد مقياس التعقيد للأنظمة ذات الهياكل المختلفة؟ لا يمكن أن تكون الإجابة على هذا السؤال الذي لا يقل تعقيدًا واضحة ولا لبس فيها بل ومحددة في كثير من الأحيان. هناك طرق مختلفة لتحديد مدى تعقيد بنية الأنظمة. يمكن تحديد تعقيد البنية من خلال الإنتروبيا الطوبولوجية - تعقيد تكوين البنية (النظام): S=k ln W، حيث k=1.38x10 -16 (erg/deg) هو ثابت بولتزمان، W هو الاحتمال لحالة النظام. وفي حالة اختلاف احتمالات الحالات، سيكون لهذه الصيغة الشكل (سنعود أدناه إلى مناقشة تفصيلية لهذه الصيغة وتعديلاتها المختلفة):

مثال.دعونا نحدد مدى تعقيد النظام الهرمي على أنه عدد مستويات التسلسل الهرمي. تتطلب زيادة التعقيد المزيد من الموارد لتحقيق الهدف. دعونا نحدد مدى تعقيد البنية الخطية بعدد الأنظمة الفرعية للنظام. دعونا نحدد مدى تعقيد بنية الشبكة على أنه الحد الأقصى لتعقيدات جميع الهياكل الخطية المقابلة للاستراتيجيات المختلفة لتحقيق الهدف (المسارات المؤدية من النظام الفرعي الأولي إلى النظام النهائي). يمكن تحديد مدى تعقيد النظام ذو بنية المصفوفة من خلال عدد الأنظمة الفرعية للنظام. سيؤدي تعقيد نظام فرعي معين من النظام إلى تعقيد النظام بأكمله في حالة البنية الخطية، ربما في حالة الهياكل الهرمية والشبكية والمصفوفة.

مثال.بالنسبة للجزيئات متعددة الذرات، يمكن اعتبار عدد المسافات بين النواة (يحدد تكوين الجزيء) تقديرًا لتعقيد طوبولوجيا (التعقيد الهندسي) للجزيء. وهذا التقدير معروف من الكيمياء والرياضيات: 3N-6، حيث N هو عدد الأحجام في الجزيء. بالنسبة للحلول الصلبة، يمكن اعتبار W مساويا لعدد إعادة ترتيب الذرات من أنواع مختلفة في مواقع معينة من الهيكل؛ للبلورة النقية W=1، للبلورة المختلطة - W>1. بالنسبة للبلورة النقية، يكون تعقيد البنية هو S=0، وبالنسبة للبلورة المختلطة - S>0، وهو أمر متوقع.

تم تفصيل مفهوم التعقيد وتحديده في مجالات مواضيعية مختلفة بطرق مختلفة. لتحديد هذا المفهوم، من الضروري أن نأخذ في الاعتبار الخلفية والبنية الداخلية (التعقيد) للنظام والضوابط التي تقود النظام إلى حالة مستقرة. ومع ذلك، في الممارسة العملية، من الصعب جدًا ليس فقط وصف جميع الاتصالات الداخلية، ولكن أيضًا اكتشافها.

مثال.في الأنظمة البيئية الاقتصادية، غالبًا ما يمكن فهم تعقيد النظام على أنه قابلية التطور، وتعقيد تطور النظام، على وجه الخصوص، مقياس التعقيد - كمقياس، دالة للتغيرات التي تحدث في النظام نتيجة لذلك الاتصال مع البيئة، ويمكن تحديد هذا الإجراء من خلال مدى تعقيد التفاعل بين النظام (الجسم، المنظمة) والبيئة، وإمكانية التحكم فيه. يمكن تعريف التعقيد التطوري للنظام المتطور على أنه الفرق بين التعقيد الداخلي والتعقيد الخارجي (تعقيد السيطرة الكاملة على النظام). ويجب اتخاذ القرارات في مثل هذه الأنظمة (من أجل استقرار الأنظمة) بطريقة تجعل التعقيد التطوري يساوي الصفر، أي. بحيث تتزامن الصعوبات الداخلية والخارجية. وكلما كان هذا الاختلاف أصغر، كلما كان النظام أكثر استقرارا، على سبيل المثال، كلما كانت العلاقات داخل السوق أكثر توازنا وتأثيرات الحكومة الحاكمة التي تنظمها، كلما كانت علاقات السوق والسوق أكثر استقرارا.

مثال.في الأنظمة الرياضية الرسمية، يمكن فهم تعقيد النظام على أنه قابلية الخوارزمية، وقابلية حساب مشغل النظام S، على وجه الخصوص، كعدد العمليات والمعاملات اللازمة للحصول على النتيجة الصحيحة لأي مجموعة مدخلات مقبولة.

مثال.يمكن تعريف تعقيد حزمة البرامج L على أنه تعقيد منطقي ويتم قياسه بالشكل:

حيث L1 هو العدد الإجمالي لجميع العوامل المنطقية، وL2 هو العدد الإجمالي لجميع العوامل القابلة للتنفيذ، وL3 هو مؤشر التعقيد لجميع الحلقات (يتم تحديده باستخدام عدد الحلقات وتداخلها)، وL4 هو مؤشر تعقيد الحلقات (يتم تحديده باستخدام عدد الحلقات وتداخلها). يتم تحديده من خلال عدد العبارات الشرطية في كل مستوى تداخل) L5 - يتم تحديده من خلال عدد الفروع في جميع العبارات الشرطية.

عند دراسة تعقيد الأنظمة (الظواهر)، من المفيد تمثيل (وصف) الأنظمة ذات المجمعات المبسطة الموصوفة أعلاه. دعونا نفكر في مثال لاستخدامها في تحليل وتقييم التعقيد بناءً على مثال مشابه للمثال الوارد في كتاب جيه كاستي.

مثال.تعتبر مأساة دبليو شكسبير "روميو وجولييت". دعونا نسلط الضوء على ثلاث مجموعات ونصفها: أ - مسرحية، وأعمال، ومشاهد، وميزان سين؛ ب - الشخصيات؛ ج - التعليقات، اللعب، الحبكة، الظاهرة، الملاحظات. دعونا نحدد المستويات الهرمية وعناصر هذه المجاميع.

أ:
المستوى N+2 - العب؛
المستوى N+1 - الأعمال(a1, a2, a3, a4, a5);
المستوى N - المشاهد (s1، s2،...، sq)؛
المستوى N-1 - ميز إن سين (م1، م2، ...، م26).
في:
جميع المستويات N - الشخصيات (c1,c2,...,c25)=(روميو، جولييت،...).
مع:
المستوى N+3 - المقدمة (موجهة مباشرة إلى المشاهد وتقع خارج الأحداث التي تتكشف في المسرحية)؛
المستوى N+2 - العب؛
المستوى N+1 - القصص المصورة (ص1، ص2، ص3، ص4) = (عداء عائلتي كابوليت ومونتاغو في فيرونا، حب جولييت وروميو وزفافهما، مقتل تيبالت وخلاف العائلات يتطلب الانتقام، روميو هو أُجبر على الاختباء، والتودد إلى باريس لجولييت، والنتيجة مأساوية)؛
المستوى N - الظواهر(u1, u2, ..., u8)=(حب روميو وجولييت، العلاقة بين كابوليتس ومونتاجيو، زفاف روميو وجولييت، القتال بين روميو وتيبالت، اضطر روميو للاختباء، التوفيق بين باريس ، قرار جولييت، عشاق الموت)؛
المستوى N-1 - الردود (r1، r2، ...، r104) = (104 إشارة في المسرحية، والتي يتم تعريفها على أنها كلمات موجهة إلى المشاهد والشخصية وتطوير الحبكة التي لا تزال غير معروفة للمشاهد).

يتم تحديد العلاقات والروابط بين هذه المجاميع على مستويات مختلفة من التسلسل الهرمي من هذه المجاميع. على سبيل المثال، إذا كانت Y عبارة عن مؤامرات، وX ممثلون، فمن الطبيعي تحديد الاتصال l بين X،Y على النحو التالي: يشارك ممثل من السكان X من المستوى N+1 في المؤامرة Y من المستوى N+1. ثم يمكن تمثيل تماسك بنية المأساة من خلال رسم تخطيطي للنموذج:

أرز.مخطط الروابط الهيكلية للمسرحية.

في هذا K(Y,X) المعقد، تصبح جميع المخططات الثلاثة مكونات منفصلة فقط عند مستوى الاتصال q=8. هذا يعني أن أحداث القصة لا يمكن أن تختلف إلا من خلال المشاهدين الذين يتبعون الشخصيات التسعة. وبالمثل، عندما تكون q=6 يوجد مكونان فقط (p 1 ,p 2 ), (p 3 ). وبالتالي، إذا كان الجمهور يستطيع تتبع 7 شخصيات فقط، فإنه يرى المسرحية وكأنها مكونة من حبكتين، حيث يتم دمج ص 1، ص 2 (عالم العشاق وصراع العائلات). يحتوي المجمع K(Y, X) عند q=5 على 3 مكونات. وبالتالي، فإن المشاهد الذي شاهد 6 مشاهد فقط، يرى 3 حبكات غير مرتبطة ببعضها البعض. يتم دمج المؤامرات p 1 وp 2 عند q = 4 وبالتالي يمكن للمشاهدين رؤية هاتين المؤامرتين كقطعة واحدة إذا تابعوا 5 مشاهد فقط. تندمج الحبكات الثلاثة عندما يشاهد الجمهور 3 مشاهد فقط. في المجمع K(Y, X)، تهيمن ظاهرة u 8 على البنية عند q=35، u3 - عند q=26، u 6 - عند q=10. وبالتالي، من المرجح أن يفهم u 8 هؤلاء المشاهدون الذين استمعوا إلى 36 إشارة، على الرغم من أن هناك حاجة إلى 27 إشارة لفهم u 3، وهناك حاجة إلى 11 إشارة فقط لفهم u 6. وبالتالي، فإن التحليل المقدم يوفر فهمًا لتعقيد النظام.

2.4. إدارة النظام وإدارة النظام

الإدارة في النظام - وظيفة داخلية للنظام، يتم تنفيذها في النظام بغض النظر عن كيفية تنفيذها، وبواسطة عناصر النظام التي ينبغي تنفيذها.

ادارة النظام - تنفيذ وظائف الرقابة الخارجية التي توفر الظروف اللازمة لعمل النظام.

يتم استخدام التحكم في النظام (في النظام) لأغراض مختلفة:

زيادة سرعة نقل الرسائل؛
زيادة حجم الرسائل المرسلة؛
تقليل وقت معالجة الرسائل؛
زيادة درجة ضغط الرسالة؛
زيادة (تعديل) اتصالات النظام؛
زيادة المعلومات (الوعي).

أرز.المخطط العام للتحكم في النظام.

إذا كان عدد الحالات المحتملة لنظام S هو N، فإن المبلغ الإجمالي للتنوع في النظام (مقياس الاختيار في النظام - انظر قياسات المعلومات أدناه) هو V(N) = log 2 N.

دع النظام المتحكم به من النوع V(N 1)، ونظام التحكم من النوع V(N 2). الهدف من نظام التحكم هو تقليل قيمة V(N 1) عن طريق تغيير V(N 2). في المقابل، فإن التغيير في V(N 1)، كقاعدة عامة، يستلزم تغييرًا في V(N 2)، أي أن نظام التحكم لا يمكنه أداء وظائف التحكم المتأصلة بشكل فعال إلا إذا كان عدم المساواة صحيحًا: V(N 2) > = الخامس(ن 1).

يعبر عن هذا التفاوت مبدأ (اشبي) التنوع الضروري للنظام الخاضع للرقابة: يجب أن يتمتع نظام التحكم الفرعي الخاص بالنظام بمستوى أعلى من التنظيم (أو تنوع أكبر، وخيارات أكبر) من النظام الفرعي المُدار، أي. لا يمكن التحكم في التنوع (تدميره) إلا من خلال التنوع.

مثال.ويجب أن يكون مدير الشركة أكثر استعداداً وكفاءة وتنظيماً وأكثر حرية في قراراته من مندوب مبيعات الشركة على سبيل المثال. تعد الشركات الصغيرة والمتوسطة والشركات ذات المسؤولية المحدودة وشركات المساهمة العامة عاملاً ضروريًا للتنوع وتطوير الأعمال الناجحة، لأنها أكثر ديناميكية ومرونة وقدرة على التكيف مع السوق. وفي أنظمة السوق المتقدمة، يكون لها وزن أكبر، على سبيل المثال، في الولايات المتحدة الأمريكية لا تزيد حصة الشركات الكبيرة عن 10٪.

وظائف ومهام إدارة النظام:

تنظيم النظام - تحديد كامل وعالي الجودة للأنظمة الفرعية ووصف تفاعلاتها وبنية النظام (سواء الخطية أو الهرمية أو الشبكة أو المصفوفة).
التنبؤ بسلوك النظام أولئك. بحث حول مستقبل النظام.
تخطيط (التنسيق في الزمان والمكان حسب المعلومات) الموارد والعناصر والأنظمة الفرعية وهيكل النظام ، ضرورية (كافية في حالة التخطيط الأمثل) لتحقيق هدف النظام.
محاسبة الموارد ومراقبتها مما يؤدي إلى بعض الحالات المرغوبة للنظام.
أنظمة - تكيف وتكيف النظام مع التغيرات في البيئة الخارجية.
تطبيق بعض الدول المخططة والقرارات.

وظائف ومهام إدارة النظام مترابطة ومترابطة أيضًا.

مثال.فمن المستحيل، على سبيل المثال، تنفيذ تخطيط كامل في نظام اقتصادي دون التنبؤ بالموارد والمحاسبة والتحكم فيها، ودون تحليل العرض والطلب - المنظمين الرئيسيين للسوق. إن اقتصاد أي دولة هو دائمًا نظام مُدار، على الرغم من أن الأنظمة الفرعية للإدارة يمكن تنظيمها بشكل مختلف ولها عناصر وأهداف وبنية وعلاقات مختلفة.

يمكن أن يؤدي تحديد معلمات التحكم واستخدامها للتحكم في النظام أيضًا إلى تقليل تعقيد النظام. وفي المقابل، فإن تقليل تعقيد النظام يمكن أن يجعل النظام قابلاً للإدارة بشكل كامل.

كلما كانت إشارات الإدخال (المعلمات) أكثر تنوعًا، وعدد الحالات المختلفة للنظام، كلما كانت إشارات الخرج أكثر تنوعًا، وكلما كان النظام أكثر تعقيدًا، زادت مشكلة العثور على ثوابت التحكم الأكثر إلحاحًا.

2.5. تطور واستقرار النظم

تطور يمكن فهم الأنظمة على أنها حركة هادفة (قائمة على الاختيار)، وتغيير في هذه الأنظمة (كأنظمة غير متوازنة) على طول مسار تطور معين.

استقرار النظام - قدرة النظام على الحفاظ على حركته على طول المسار (من نقاط الحالة) وعمله، ويجب أن يعتمد على الدعم الذاتي والتنظيم الذاتي لفترة طويلة. يتكون الاستقرار المقارب للنظام من عودة النظام إلى حالة التوازن حيث يميل إلى اللانهاية من أي حالة عدم توازن.

دع النظام S يعتمد على متجه العوامل والمتغيرات x=(x 1 ,x 2 ,...,x n).

نظام المصفوفةلنسمي المصفوفة E=||e ij || من 1 و 0: e ij = 1 فقط عندما يؤثر المتغير x i على x j. يتكون الاستقرار المتصل من الاستقرار المقارب للنظام لأي مصفوفات E.

كفاءة الأنظمة - قدرة النظام على تحسين بعض معايير الكفاءة (عالميًا - محتملًا أو محليًا - فعليًا)، على سبيل المثال، مثل نسبة "تكاليف الإنتاج - حجم الربح". هذه هي قدرة النظام على إنتاج تأثير موجه نحو الموارد وعدم تفاقم الحركة نحو تحقيق الهدف المحدد.

قد تختلف معايير كفاءة النظام.

مثال.مع مستوى تعليمي مرتفع إلى حد ما ونظام تعليمي متطور، تطورت المجالات العلمية والتقنية والتكنولوجية بشكل سيئ في روسيا على مدى العقدين الماضيين، على سبيل المثال، في الولايات المتحدة الأمريكية في عام 1996، بلغ الإنفاق الحكومي على العلوم 2.8-2.9٪ من الناتج المحلي الإجمالي للبلاد، في اليابان - 3.3٪، في روسيا - 0.59٪. من حيث كفاية ومستوى مؤهلات موارد العمل، تحتل روسيا المرتبة 46. وفقا للخبراء، إذا لم ترتفع روسيا من 30-40 مركزا إلى 20 على الأقل في السنوات الخمس المقبلة، فإن انهيارها الاقتصادي مضمون.

ومن المهم تطوير الآليات التي من شأنها ضمان التنمية المستدامة للمجتمع ولكل فرد على حدة دون زيادة كمية في الموارد، وذلك بمساعدة العمالة المنتجة والتكلفة ورأس المال.

مثال.يمكن أن تكون مؤشرات تطور المجتمع بمثابة الدخل القومي الإجمالي - الدخل القومي الإجمالي والناتج القومي الإجمالي - الناتج القومي الإجمالي، لكنها لا تسمح لنا بإجراء تقييم كامل لاستدامة تنمية المجتمع، وأنظمته، ولا تسمح لنا بتقييم ما إذا كان المجتمع يعيش في حدود إمكانياتها، ورعاية الأجيال القادمة، أي. "العلاقات الاجتماعية والاقتصادية والبيئية الائتمانية بين الطبيعة والمجتمع" ، وتطوير الثقافة والعلوم ، وما إلى ذلك.

مثال.العوامل الرئيسية للتنمية المستدامة لمعظم النظم الاقتصادية:

وحجم العجز في الدفع والديون؛
إيقاع وديناميكية الإنتاج والاستهلاك؛
جودة وهيكل القوانين واللوائح الاقتصادية والقانونية، ومستوى التفاعل مع الهياكل التنفيذية وإنفاذ القانون والمالية، ومؤهلات الموظفين، ومستوى أنظمة دعم القرار؛
استخدام تكنولوجيات المعلومات الجديدة والآليات الاقتصادية، وخاصة السوقية؛
نشاط الابتكار وهيكل برامج الابتكار؛
تجميد الحركة الاجتماعية والاقتصادية للسكان، بما في ذلك سياسة إعادة رأس المال المصدر والمخفي؛
سياسة الاستثمار وتنفيذ برامج الاستثمار الرامية إلى تحقيق التنمية المستدامة؛
مستوى التنظيم الحكومي للعوامل المذكورة أعلاه، وما إلى ذلك.

يتم تحديد تطوير الأنظمة الحقيقية وإمكانية التحكم فيها وكفاءتها من خلال:

تحرير وحرية إمدادات الموارد؛
الديمقراطية السياسية والدعم القانوني؛
التوجه الاجتماعي والشلل.
المعلومات والتشبع التكنولوجي ووجود أنظمة دعم القرار، ومستوى الانتقال من الأحكام والبيانات التجريبية إلى النماذج والتنبؤات الاجتماعية والاقتصادية والرياضية (الزمانية والمكانية والهيكلية).

إن تطوير الأنظمة وإمكانية التحكم فيها وكفاءتها لها تأثير حاسم على التخطيط الاستراتيجي وتطوير الاستراتيجيات التنظيمية.

التخطيط الاستراتيجي في الأنظمة هو إجراءات إدارية هادفة وقائمة على الموارد تؤدي إلى تطوير أفضل الاستراتيجيات بمعنى ما (الأمثل محليًا، على سبيل المثال) للسلوك الديناميكي للنظام بأكمله، مما يؤدي إلى قرب الأهداف المحددة.

تعتبر عملية التخطيط الاستراتيجي أداة تساعد على اتخاذ القرارات الإدارية لتنفيذ المهام الرئيسية:

تخصيص الموارد؛
التكيف مع التغيرات في العوامل الخارجية.
التنسيق والتعبئة الداخلية؛
الوعي بالاستراتيجيات والأهداف التنظيمية (قصيرة المدى ومتوسطة المدى وطويلة المدى) والتقييم وإعادة التقييم الديناميكي لإمكانية تحقيق الأهداف.

مرجع تاريخي

النهج المنهجي لدراسة المشاكل، وتحليل النظام هو نتيجة للثورة العلمية والتكنولوجية، فضلا عن الحاجة إلى حل مشاكلها باستخدام نفس الأساليب والأساليب والتقنيات. تنشأ مشاكل مثل إدارة نظام معقد في الاقتصاد، وعلوم الكمبيوتر، وعلم الأحياء، والسياسة، وما إلى ذلك.

تميز عصر ظهور أسس تحليل النظم في أغلب الأحيان بالنظر إلى الأنظمة ذات الأصل المادي. وفي هذه الحالة فإن مسلمة (أرسطو):

"أهمية الكل أكبر من أهمية أجزائه"

تم استبدالها بعد عدة قرون بمسلمة جديدة (جاليليو):

"الكل يفسر بخصائص مكوناته."

أعظم مساهمة في تطوير تحليل النظم والتفكير النظمي قدمها علماء مثل R. Descartes، F. Bacon، I. Kant، I. Newton، F. Engels، A. I. Berg، A. A. Bogdanov، N. Wiener، L. بيرتالانفي، آي بريجوزين، إن إن مويسيف وآخرون.

تم تقديم أكبر مساهمة في دراسة التآزر في عمليات المعلومات بواسطة A. A. Bogdanov، G. Haken، G. Nikolis، I. Prigozhin، I. Stengers، S. P. Kurdyumov، G. G. Malinovsky، Yu.M. Romanovsky وآخرون.

أسئلة للتحكم في النفس

ما هو الهدف، الهيكل، النظام، النظام الفرعي، الاتساق؟ أعط أمثلة.
ماذا يشمل مفهوم "الذكاء"؟ أعط أي مثال على عملية فكرية، وقم بتبرير عقلانيتها.
ما هي الطبيعة المنهجية لعملية الإدراك؟ اشرح مع الأمثلة.
وضح الطرق الممكنة لوصف النظام ومقارنتها. وصف نظام واحد بطرق مختلفة.
ما هو النظام الذي يسمى كبير (معقد)؟ أعط أمثلة. ما الذي يحدد أن النظام كبير؟
ما الذي يحدد مدى تعقيد النظام؟ أعط أمثلة على الأنظمة المعقدة.
قم بقياس مدى تعقيد بعض الأنظمة باستخدام مقياس التعقيد الذي قدمته.
ما هي إدارة النظام وإدارة النظام؟ اشرح الاختلافات والتشابهات بينهما.
صياغة مهام ومهام إدارة النظام.
حدد بعض الأغراض لإدارة النظام وإدارة النظام. إعطاء تفسير محدد.
ما هي أوجه الاختلاف والتشابه بين الأنظمة النامية ذاتية التطوير. أعط أمثلة.
أعط مثالاً على العلاقة بين الوظيفة ومهام إدارة النظام. قم بتمييز المعلمات التي يمكنك من خلالها إدارة النظام وتغيير أهداف الإدارة.

نظام(النظام اليوناني - كل مكون من أجزاء، اتصال) - مجموعة من تفاعلات العناصر التي توحدها وحدة الأهداف وتشكيل سلامة معينة؛ إنها مجموعة هادفة من العناصر المترابطة مهما كانت طبيعتها؛ هذا كائن يتم تعريفه من خلال مجموعات من العناصر والتحويلات وقواعد تكوين تسلسل العناصر؛ إنه كائن يتكون من عناصر لا يمكن اختزال خصائصها في خصائص الكائن نفسه.

الخصائص الأساسية للأنظمة: 1. يتميز التعقيد المنظم للنظام بوجود علاقات بين العناصر (هناك ثلاثة أنواع من الروابط: ضرورية وظيفيا، زائدة عن الحاجة (احتياطية)، تآزرية (مما يعطي زيادة في تأثير النظام بسبب تفاعل عناصر)). 2. التحلل. 3. سلامة النظام هي عدم إمكانية اختزال خصائص النظام بشكل أساسي إلى مجموع خصائص العناصر المكونة له، وفي الوقت نفسه، اعتماد خصائص كل عنصر على مكانه ووظائفه داخل النظام. نظام. 4. حدود النظام. ترتبط قيود النظام بالبيئة الخارجية. يشمل مفهوم البيئة الخارجية جميع أنظمة العناصر مهما كانت طبيعتها التي تؤثر على النظام أو تقع تحت تأثيره. تنشأ مهمة توطين النظام (تحديد حدوده واتصالاته الأساسية). هناك أنظمة مفتوحة ومغلقة. الأنظمة المفتوحة لديها اتصالات مع البيئة الخارجية، والأنظمة المغلقة لا تفعل ذلك. 5. الهيكل الهيكلي للنظام. الهيكلية هي تجميع العناصر داخل النظام وفقًا لقاعدة أو مبدأ معين في أنظمة فرعية. هيكل النظام عبارة عن مجموعة من الروابط بين عناصر النظام، مما يعكس تفاعلها. هناك نوعان من الاتصالات: الأفقي والرأسي. تسمى الاتصالات الخارجية الموجهة إلى النظام بالمدخلات، وتسمى الاتصالات من النظام إلى البيئة الخارجية بالمخرجات. الاتصالات الداخلية هي اتصالات بين الأنظمة الفرعية. 6. التوجه الوظيفي للنظام، يمكن تمثيل وظائف النظام كمجموعة من التحولات المعينة، والتي تنقسم إلى مجموعتين.

أنواع الأنظمة: 1. النظام البسيط هو نظام يتكون من عدد قليل من العناصر وليس له بنية متفرعة (لا يمكن تمييز المستويات الهرمية). 2. النظام المعقد هو نظام ذو هيكل متفرع وعدد كبير من العناصر المترابطة والمتفاعلة (الأنظمة الفرعية). ينبغي فهم النظام الديناميكي المعقد على أنه كائنات متكاملة تتطور في الزمان والمكان، وتتكون من عدد كبير من العناصر والوصلات وتمتلك خصائص غائبة في العناصر والوصلات التي تشكلها. بنية النظام هي مجموعة من الروابط الداخلية المستقرة بين عناصر النظام التي تحدد خصائصه الأساسية. الأنظمة هي: اجتماعية، بيولوجية، ميكانيكية، كيميائية، بيئية، بسيطة، معقدة، احتمالية، حتمية، عشوائية. 3. النظام المركزي – نظام يلعب فيه عنصر معين (نظام فرعي) دورًا مهيمنًا. 4. النظام اللامركزي – نظام لا يوجد فيه نظام فرعي مهيمن. 5. النظام التنظيمي – نظام عبارة عن مجموعة من الأشخاص أو مجموعات من الأشخاص. 6. الأنظمة المفتوحة – تلك التي تعتمد فيها العمليات الداخلية بشكل كبير على الظروف البيئية ويكون لها في حد ذاتها تأثير كبير على عناصرها. 7. الأنظمة المغلقة (المغلقة) – تلك التي تكون فيها العمليات الداخلية مرتبطة بشكل ضعيف بالبيئة الخارجية. يتم تحديد عمل الأنظمة المغلقة من خلال المعلومات الداخلية. 8. الأنظمة الحتمية – الأنظمة التي تكون فيها الروابط بين العناصر والأحداث محددة مسبقًا بشكل لا لبس فيه. 9. النظام الاحتمالي (العشوائي) هو نظام تكون فيه الروابط بين العناصر والأحداث غامضة. الروابط بين العناصر احتمالية بطبيعتها وتوجد في شكل أنماط احتمالية. 10. الأنظمة الحتمية هي حالة خاصة من الأنظمة الاحتمالية (Рв=1). 11. النظام الديناميكي هو نظام تتغير طبيعته باستمرار. علاوة على ذلك، فإن الانتقال إلى دولة جديدة لا يمكن أن يحدث على الفور، بل يتطلب بعض الوقت.

مراحل أنظمة البناء:تحديد الأهداف، وتفكيك الهدف إلى أهداف فرعية، وتحديد الوظائف التي تضمن تحقيق الهدف، وتوليف الهيكل الذي يضمن تحقيق الوظائف. تنشأ الأهداف عندما يكون هناك ما يسمى بموقف المشكلة (موقف المشكلة هو الموقف الذي لا يمكن حله بالوسائل المتاحة). الهدف هو الحالة التي يتجه نحوها ميل حركة الجسم. البيئة هي مجموع جميع الأنظمة باستثناء النظام الذي يحقق هدفًا معينًا. لا يوجد نظام مغلق تماما. يتم تحقيق تفاعل النظام مع البيئة من خلال الاتصالات الخارجية. عنصر النظام هو جزء من نظام له أهمية وظيفية معينة. يمكن أن تكون الاتصالات الإدخال والإخراج. وهي مقسمة إلى: معلوماتية، موارد (إدارة).

هيكل النظام: يمثل ترتيبًا مستقرًا لعناصر النظام واتصالاتها في المكان والزمان. يمكن أن يكون الهيكل ماديًا أو رسميًا. الهيكل الرسمي هو مجموعة العناصر الوظيفية وعلاقاتها الضرورية والكافية للنظام لتحقيق أهداف محددة. البنية المادية هي المحتوى الحقيقي للبنية الشكلية أنواع هياكل النظام: متسلسلة أو متسلسلة؛ الهرمية؛ مغلق دوريًا (نوع الحلقة) ؛ هيكل من النوع "العجلة" ؛ "نجمة"؛ هيكل نوع شعرية.

يتميز النظام المعقد: غرض واحد للعمل؛ نظام الإدارة الهرمي. عدد كبير من الاتصالات داخل النظام. التكوين المعقد للنظام. مقاومة العوامل المؤثرة الخارجية والداخلية. وجود عناصر التنظيم الذاتي. وجود النظم الفرعية.

خصائص الأنظمة المعقدة : 1. متعدد المستويات (جزء من النظام هو في حد ذاته نظام. والنظام بأكمله بدوره جزء من نظام أكبر) ؛ 2. وجود بيئة خارجية (كل نظام يتصرف اعتمادًا على البيئة الخارجية التي يوجد فيها. ومن المستحيل توسيع الاستنتاجات التي تم الحصول عليها حول نظام ما في ظل ظروف خارجية واحدة تلقائيًا إلى نفس النظام الموجود في ظل ظروف خارجية أخرى)؛ 3. ديناميكي (في الأنظمة لا يوجد شيء غير قابل للتغيير. جميع الثوابت والحالات الثابتة هي مجرد تجريدات صالحة ضمن حدود محدودة)؛ 4. قد يصبح الشخص الذي عمل مع أي نظام معقد لفترة طويلة واثقًا من أن بعض التغييرات "الواضحة"، إذا تم إجراؤها على النظام، ستؤدي إلى تحسينات "واضحة" معينة. عند تنفيذ التغييرات، يستجيب النظام بطريقة مختلفة تمامًا عما كان متوقعًا. يحدث هذا عند محاولة إصلاح إدارة مؤسسة كبيرة، عند إصلاح الدولة، وما إلى ذلك. سبب هذه الأخطاء هو نقص المعلومات حول النظام نتيجة النهج الآلي اللاواعي. الاستنتاج المنهجي لمثل هذه المواقف هو أن الأنظمة المعقدة لا تتغير في دائرة واحدة، فمن الضروري عمل العديد من الدوائر، في كل منها يتم إجراء تغييرات صغيرة على النظام، ويتم إجراء دراسات لنتائجها مع محاولات إلزامية لتحديد وتحليل أنواع جديدة من الاتصالات التي تظهر في النظام؛ 5. الاستقرار والشيخوخة (استقرار النظام هو قدرته على التعويض عن المؤثرات الخارجية أو الداخلية التي تهدف إلى تدمير النظام أو تغييره بسرعة. الشيخوخة هي تدهور في الكفاءة والتدمير التدريجي للنظام على مدى فترة طويلة من الزمن. 6) النزاهة (النظام له نزاهة، وهو كيان جديد مستقل. ينظم هذا الكيان نفسه، ويؤثر على أجزاء النظام والارتباطات فيما بينها، ويستبدلها ليحافظ على نفسه كوحدة، ويوجه نفسه في البيئة الخارجية، الخ.) 7. البنية المتعددة هي وجود عدد كبير من الهياكل. وبالنظر إلى النظام من وجهات نظر مختلفة، سنحدد هياكل مختلفة فيه. ويمكن اعتبار الطبيعة متعددة الهياكل للأنظمة بمثابة تعدد أبعادها. ويعكس الجانب الوظيفي سلوك النظام وأجزائه فقط من وجهة نظر ما يفعلونه، وما هي الوظيفة التي يؤدونها، وهذا لا يأخذ في الاعتبار الأسئلة حول كيفية القيام بذلك وما هي طبيعتهم الجسدية. من المهم فقط أن تتحد وظائف الأجزاء الفردية لتشكل وظيفة النظام ككل. يغطي جانب التصميم فقط مشكلات التخطيط المادي للنظام. المهم هنا هو شكل المكونات، والمادة الخاصة بها، ووضعها وربطها في الفضاء، ومظهر النظام. ويعكس الجانب التكنولوجي كيفية أداء وظائف أجزاء النظام.

ما هي أنواع التفاعلات قصيرة المفعول؟ أعط أمثلة على الأنظمة التي تعمل فيها هذه القوى

التفاعل الضعيف أقل شهرة خارج دائرة صغيرة من الفيزيائيين وعلماء الفلك، لكن هذا لا يقلل من أهميته بأي حال من الأحوال. ويكفي أن نقول أنه لولا وجودها لانطفئت الشمس وغيرها من النجوم، ففي التفاعلات التي تضمن توهجها يلعب التفاعل الضعيف دوراً مهماً جداً. التفاعل الضعيف قصير المدى: نصف قطره أصغر بحوالي 1000 مرة من نصف قطر القوى النووية.

التفاعل القوي هو الأقوى من بين جميع التفاعلات الأخرى. فهو يحدد الاتصالات فقط بين الهادرونات. القوى النووية المؤثرة بين النيوكليونات في النواة الذرية هي مظهر من مظاهر هذا النوع من التفاعل. وهي أقوى بنحو 100 مرة من الطاقة الكهرومغناطيسية. على عكس الأخير (والجاذبية أيضًا)، فهو أولاً قصير المدى على مسافة أكبر من 10-15 مترًا (حسب حجم النواة)، وتتوقف القوى المقابلة بين البروتونات والنيوترونات، والتي تتناقص بشكل حاد، لربطهم ببعضهم البعض. ثانيًا، لا يمكن وصفها بشكل مرضي إلا من خلال ثلاث شحنات (ألوان) تشكل مجموعات معقدة.

إن أهم خاصية للتفاعل الأساسي هي نطاق عمله. نصف قطر العمل هو أقصى مسافة بين الجزيئات، والتي يمكن بعدها إهمال تفاعلها. عند نصف قطر صغير يسمى التفاعل قصير المدى، وعند نصف قطر كبير يسمى تفاعل طويل المدى. التفاعلات القوية والضعيفة قصيرة المدى. تتناقص شدتها بسرعة مع زيادة المسافة بين الجزيئات. وتحدث مثل هذه التفاعلات على مسافة قصيرة، لا يمكن إدراكها بالحواس. ولهذا السبب، تم اكتشاف هذه التفاعلات في وقت متأخر عن غيرها (فقط في القرن العشرين) باستخدام إعدادات تجريبية معقدة. لشرح نصف قطر عمل القوى النووية الصغيرة، طرح الفيزيائي الياباني ه. يوكاوا في عام 1935 فرضية، والتي بموجبها الطاقة الشمسية. يحدث بين النيوكليونات (N) بسبب حقيقة أنها تتبادل مع بعضها البعض جسيمًا معينًا ذو كتلة، على غرار الطريقة التي يتم بها التفاعل الكهرومغناطيسي بين الجسيمات المشحونة، وفقًا للديناميكا الكهربائية الكمومية، من خلال تبادل "جسيمات الضوء" - الفوتونات. كان من المفترض أن هناك تفاعلًا محددًا يؤدي إلى انبعاث وامتصاص جسيم وسيط - حامل للقوات النووية. بمعنى آخر، تم إدخال نوع جديد من التفاعل، والذي سمي فيما بعد بالتفاعلات القوية. واستنادًا إلى نصف القطر التجريبي المعروف لعمل القوات النووية، قدَّر يوكاوا كتلة الجسيم الحامل c. الخامس. يعتمد هذا التقدير على اعتبارات ميكانيكية الكم البسيطة. وفقًا لميكانيكا الكم، فإن زمن مراقبة النظام وعدم اليقين في طاقته مرتبطان بالعلاقة: ЕТ تفاعلات قوية h، حيث h هو ثابت بلانك. لذلك، إذا قام نيوكليون حر بإصدار جسيم له كتلة m (أي أن طاقة النظام تتغير وفقًا لصيغة النسبية للنظرية بمقدار؟ E = mc2، حيث c هي سرعة الضوء)، فلا يمكن ذلك إلا يحدث لبعض الوقت؟ تفاعلات قوية h/mc2 . خلال هذا الوقت، يمكن لجسيم يتحرك بسرعة تقترب من أقصى سرعة ممكنة للضوء c أن يسافر مسافة رتبة h/mc. لذلك، لكي يتم التفاعل بين جسيمين عن طريق تبادل جسيم كتلته m، يجب أن تكون المسافة بين هذه الجسيمات في حدود (أو أقل) h/mc، أي نصف قطر عمل القوى يجب أن يكون النقل بواسطة جسيم كتلته m h/mc. مع مدى التفاعلات القوية من 10 إلى 13 سم، يجب أن تكون كتلة حامل القوى النووية حوالي 300 مي (حيث m هي كتلة الإلكترون)، أو ما يقرب من 6 مرات أقل من كتلة النوكليون. تم اكتشاف مثل هذا الجسيم في عام 1947 وأطلق عليه اسم بي ميسون (بيون؟). اتضح لاحقًا أن صورة التفاعل أكثر تعقيدًا. اتضح أنه بالإضافة إلى الميزونات المشحونة ± والمحايدة 0 ذات كتل 273 me و 264 me على التوالي، ينتقل التفاعل بواسطة عدد كبير من الميزونات الأخرى ذات الكتل الكبيرة: ?, ?, ?, K ،... إلخ. بالإضافة إلى ذلك، مساهمة معينة في S. Century. (على سبيل المثال، بين الميزونات والنيوكليونات) يعطي تبادلًا للنيوكليونات والنيوكليونات نفسها وحالاتها المثارة عن طريق رنين الباريون. ويترتب على علاقة عدم اليقين أن تبادل الجزيئات ذات الكتل الأكبر من كتلة البيون يحدث على مسافات أقل من 10-13 سم، أي أنه يحدد طبيعة التفاعل. على مسافات قصيرة، الدراسة التجريبية للتفاعلات المختلفة مع الهادرونات (مثل، على سبيل المثال، التفاعلات مع نقل الشحنة - "تبادل الشحنات": ?- + п > ?0 + n, K- + pr > K0 + n، إلخ. ) يسمح من حيث المبدأ بمعرفة المساهمة في القرن S.. يعطي تبادل جزيئات معينة.

المفهوم الأساسي للنمذجة الرياضية هو مفهوم النظام. النظام بالمعنى الواسع يعادل مفهوم النموذج الرياضي ويتم تعريفه بواسطة زوج من المجموعات U، Y (U هي مجموعة من المدخلات، Y هي مجموعة من المخرجات) وعلاقة، إضفاء الطابع الرسمي على الاتصال ( الاعتماد) بين المدخلات والمخرجات.

اتصال الأنظمة هو أيضًا نظام ويتم تحديده من خلال العلاقة. على سبيل المثال، الاتصال المتسلسل للأنظمة، هو علاقة بحيث، إذا وجدت، تستوفي الشروط، حيث تكون العلاقة التي تحدد الاتصال بين و. وبهذه الطريقة يمكن تعريف الأنظمة بأنها معقدة حسب الرغبة، بدءاً من الأنظمة البسيطة.

يعكس التعريف أعلاه بشكل مجرد السمات (الخصائص) المتأصلة في فكرتنا البديهية عن النظام: السلامة والبنية.

نزاهة(الوحدة) تعني انفصال النظام عن البيئة الخارجية؛ يمكن للبيئة أن تمارس إجراءً (إجراءً) عليها من خلال المدخلات وإدراك الاستجابة (رد الفعل) لهذه الإجراءات من خلال المخرجات.

الهيكليةيعني أن النظام ينقسم داخليا إلى عدة أنظمة فرعية متصلة وتتفاعل مع بعضها البعض بنفس الطريقة التي يتفاعل بها النظام بأكمله مع البيئة الخارجية.

الخاصية الثالثة المتأصلة في النظام - العزيمة - تتطلب تحديد هدف معين، والذي يشير تحقيقه إلى التشغيل الصحيح للنظام.

دعونا نقدم للمقارنة تعريفات أخرى أقل رسمية للنظام.

النظام هو وحدة موضوعية للأشياء والظواهر والمعرفة حول الطبيعة والمجتمع التي ترتبط بشكل طبيعي ببعضها البعض (TSB. T. 39. P. 158).

النظام عبارة عن مجموعة من العناصر المترابطة (الأشياء والعلاقات) التي تمثل كلًا واحدًا. قد لا تكون خصائص النظام موجودة في العناصر المكونة له.

التعريف الرسمي أعلاه عام تمامًا؛ تقريبًا جميع أنواع النماذج الرياضية للأنظمة تندرج تحتها: المعادلات التفاضلية والاختلافية، ونماذج الانحدار، وأنظمة الانتظار، والأتمتة المحدودة والعشوائية، والأنظمة الاستنتاجية (حساب التفاضل والتكامل)، وما إلى ذلك. يمكن التعامل مع أي محول لبيانات الإدخال إلى بيانات الإخراج ("الصندوق الأسود") كنظام (الشكل 1.1 أ). على سبيل المثال، يمكن أن يسمى النظام عملية لحل أي مشكلة. في هذه الحالة، ستكون المدخلات هي البيانات الأولية، وستكون المخرجات هي النتائج، وسيكون الهدف هو الحل الصحيح (الشكل 1.1،ب). يؤكد هذا النهج في التعامل مع النظام على هدفه وله أصوله في بحوث العمليات، وهو نظام علمي يطور أساليب كمية لتبرير القرارات. المفهوم الرئيسي هنا هو التشغيل: وهو الإجراء الذي يخضع للبحث (التصميم والبناء والإدارة والنشاط الاقتصادي، وما إلى ذلك). العملية يتوافق مع نظام معين. مدخلات هذا النظام هي عناصر القرار المتخذ بشأن العملية التي يتم تنفيذها، والمخرجات هي نتائج العملية (مؤشرات فعاليتها (الشكل 1.1، ج)). لتطوير مهارات نهج النظم، من المفيد البحث عن أمثلة للأنظمة في العالم من حولنا. وترد بعض الأمثلة في الجدول. 1.1.

نؤكد على أن عمل النظام هو عملية تتكشف في الوقت المناسب، أي أن مجموعات المدخلات والمخرجات المحتملة U، Y هي مجموعات من وظائف الوقت مع القيم في المجموعات U، Y، على التوالي:

أين ت- مجموعة من النقاط الزمنية التي يتم عندها النظر في النظام.

يسمى النظام وظيفي (محدد) إذا كانت كل وظيفة إدخال u( ر) يتوافق مع وظيفة الإخراج الوحيدة y( ر). خلاف ذلك، يسمى النظام غير مؤكد. عادة ما ينشأ عدم اليقين بسبب عدم اكتمال المعلومات حول الظروف الخارجية للنظام. الخاصية المهمة المتأصلة في الأنظمة الحقيقية هي السببية. وهذا يعني أنه إذا كانت وظائف الإدخال وتزامنت مع، على سبيل المثال. عند ، فإن وظائف الإخراج المقابلة تستوفي الشرط، أي "الحاضر لا يعتمد على المستقبل في ماض معين."

تنقسم الكميات العددية المرتبطة بالنظام إلى متغيرات ومعلمات. خيارات- هذه هي الكميات التي يمكن اعتبارها ثابتة خلال فترة النظر في النظام. القيم العددية المتبقية هي متغيرات. تحدد قيم المتغيرات والمعلمات معلومات كمية عن النظام. المعلومات المتبقية، أي. النوعي، ويحدد هيكل النظام. قد يكون التمييز بين المتغيرات والمعلمات، وبين المعلمات والبنية، تعسفيًا، ولكنه مفيد من وجهة نظر منهجية. وبالتالي، فإن التقنية النموذجية لبناء نظام MM هي تحديد المعلمات - اختيار MM لعائلة من الوظائف التي تعتمد على عدد محدود (صغير عادةً) من الأرقام - المعلمات.

الجدول 1.1

أمثلة على الأنظمة

لا.	نظام	مدخل	مخرج	هدف
	جهاز إستقبال	موجات الراديو	موجات صوتية	صوت غير مشوه
	لاعب	اهتزاز الإبرة	"	"
	ميزان الحرارة	درجة حرارة الهواء (ت)	ارتفاع العمود (ح)	القراءة الحقيقية
	صنبور الماء	أدر المقبض (الزاوية φ)	نفاثة مائية (تدفق ز)	ضبط التدفق
	طالب	محاضرة المعلم، النص في الكتب المدرسية والكتب والسينما والتلفزيون	العلامات والمعرفة والأفعال	حسن الدرجات، والعمل الصالح، والعلم الجيد
	مدرس	خطة الدرس، إجابات الطلاب	محاضرات، مسائل اختبارية، علامات	"
	إنسان آلي	فرق	الحركات	التنفيذ الدقيق للأوامر
	سكان الأرانب البرية في الغابة	طعام	رقم	القوة القصوى
	سكان الثعلب في الغابة	"	"	"
	برنامج حاسوبي لحل المعادلة الفأس 2 + ب س + ج = 0	احتمال أ، ب، ج.دقة ه	.	الحل بدقة معينة
	مشكلة حل المعادلة الفأس ز + ب س+ ج=0	أ، ب، ج	معادلة	الصيغة الصحيحة
	محرك كهربائي	كهرباء	دوران الدوار	الدوران عند تردد معين
	مشعل	الحطب	الدفء والضوء	ضبط كمية الحرارة والضوء
	تجارة	المنتجات والأشياء	مال	استلام مبلغ من المال = تكلفة البضاعة
	بيروقراطي	ورقة	ورقة	مرتب

مراحل تحليل النظام

تحليل النظام بالمعنى الواسع هو منهجية (مجموعة من التقنيات المنهجية) لتحديد وحل مشاكل بناء ودراسة الأنظمة، والتي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالنمذجة الرياضية. بالمعنى الضيق، تحليل النظام هو منهجية لإضفاء الطابع الرسمي على المشاكل المعقدة (التي يصعب إضفاء الطابع الرسمي عليها، وسيئة التنظيم). نشأ تحليل النظام كتعميم للتقنيات المتراكمة في مشاكل بحوث العمليات وإدارتها في التكنولوجيا والاقتصاد والشؤون العسكرية.

دعونا نتناول الفرق في استخدام مصطلحي "تحليل النظام" و"نهج الأنظمة". تحليل النظام هو نشاط إنساني إبداعي هادف، على أساسه يتم توفير تمثيل الكائن قيد الدراسة في شكل نظام. يتميز تحليل النظام بتكوين منظم لتقنيات البحث المنهجية. أما مصطلح "نهج النظم"، فإن تقليد استخدامه يربطه بالبحث الذي يتم إجراؤه بطريقة شاملة ومتعددة الأبعاد، ودراسة كائن أو ظاهرة من زوايا مختلفة. يفترض هذا النهج أن جميع المشكلات المحددة التي يتم حلها على مستوى الأنظمة الفرعية يجب أن تكون مترابطة ويتم حلها من منظور الكل (المبدأ المنهجي). تحليل النظام هو اتجاه أكثر بناءة، يحتوي على منهجية لتقسيم العمليات إلى مراحل ومراحل فرعية، والأنظمة إلى أنظمة فرعية، والأهداف إلى أهداف فرعية، وما إلى ذلك.

في تحليل النظام، تم تطوير تسلسل معين من الإجراءات (المراحل) في تحديد المشكلات وحلها، والتي سنسميها خوارزمية (منهجية) تحليل النظام (الشكل 1.2). تساعد هذه التقنية على صياغة وحل المشكلات التطبيقية بشكل أكثر جدوى وكفاءة. إذا ظهرت صعوبات في أي مرحلة، فأنت بحاجة إلى العودة إلى إحدى المراحل السابقة وتغيير (تعديل) فيها.

إذا لم يساعد ذلك، فهذا يعني أن المهمة معقدة للغاية ويجب تقسيمها إلى عدة مهام فرعية أبسط، أي. قم بإجراء التحلل (انظر القسم الفرعي 1.3). يتم حل كل من المشاكل الفرعية الناتجة باستخدام نفس المنهجية. لتوضيح تطبيق منهجية تحليل النظام، نعطي مثالا.

مثال.لنفكر في سيارة تقع أمام المرآب على مسافة ما منه (الشكل 1.3، أ). تحتاج إلى وضع السيارة في المرآب والقيام بذلك بأفضل طريقة ممكنة. عند اتخاذ القرار، سنحاول الاسترشاد بخوارزمية تحليل النظام (انظر الشكل 1.2).

المرحلة 1.النظام: السيارة والجراج (سيارة تقترب من المرآب).

المرحلة 2.الإدخال: دفع المحرك. الخروج : الطريق الذي سلكته .

المرحلة 3.الهدف: يجب أن تسير السيارة في مسار محدد وتفرامل.

المرحلة 4.يبدأ بناء MM بتعيين جميع الكميات (المتغيرات والثوابت) الضرورية للمشكلة. دعونا نقدم التدوين التالي:

ش(ر) - قوة الجر في لحظة الزمن ر(مدخل)؛

ذ(ر) - المسار الذي سافر إلى هذه اللحظة ر(مخرج)؛

ص*- المسافة من السيارة إلى المرآب (المعلمة).

ثم يتم كتابة جميع المعادلات والعلاقات الموجودة بين الكميات المدخلة كما في المسائل المدرسية لتركيب المعادلات. إذا كان هناك عدة معادلات محتملة، فاختر أبسطها. في مشكلتنا هذه هي معادلة الديناميكيات (قانون نيوتن الثاني):

أين م-كتلة السيارة وكذلك الظروف الأولية

0، =0. (1.1 ب)

المرحلة 5.تمت دراسة النموذج (1.1) بشكل جيد ولا يحتاج إلى تحليل تفصيلي. سنشير فقط إلى أنه يكفي أن نهمل حجم السيارة، والقيود المفروضة على قوتها، وقوى الاحتكاك والمقاومة، وعوامل أخرى أكثر أهمية.

المرحلة 6.أبسط خيار لإضفاء الطابع الرسمي على الهدف

حيث - لحظة التوقف - غير مرضية، لأنه في (1.2) لم يتم إضفاء الطابع الرسمي على متطلبات التوقف () = 0، وبالتالي، من غير الواضح كيف سيتصرف النظام عند . من الأصح تحديد الهدف بنسبة

متى (1.3)

والذي يترتب عليه، على وجه الخصوص، ذلك ذ(ر)-0في ر>ر*.

للوهلة الأولى، تم تحديد المهمة ويمكننا الانتقال إلى حلها، أي. إلى المرحلة 8. ولكن اتضح أن المشكلة ليس لها حل فريد: فالحس السليم يقول أن هناك طرقًا لا حصر لها لتحقيق الهدف (1.3). وهذا يعني أننا بحاجة إلى استكمال الهدف بقاعدة اختيار الأساليب التي تسمح لنا بالإجابة على السؤال: ما هي الطريقة الأفضل. دعونا نضع لأنفسنا القاعدة المعقولة التالية: تعتبر الطريقة الأفضل التي تؤدي إلى الهدف بشكل أسرع. وبشكل رسمي يمكن كتابة الهدف الجديد على النحو التالي:

ل، (1.4)

لكن الآن تظهر الاعتبارات الفيزيائية أن حل المشكلة المطروحة تافه: الحد الأدنى المطلوب في (1.4) يساوي صفر! في الواقع، من خلال اختيار قوة جر كبيرة بما فيه الكفاية، يمكنك منح السيارة، ككائن رياضي موصوف في MM (1.1)، تسارعًا كبيرًا بشكل تعسفي وتحريكها بالسرعة التي تريدها إلى أي مسافة معينة. على ما يبدو، من الضروري إدخال بعض القيود لاستبعاد القرارات التي لا معنى لها. قد يكون من الممكن تعقيد أنظمة MM: ضع في الاعتبار القوة المحدودة للمحرك والقصور الذاتي وقوى الاحتكاك وما إلى ذلك. ومع ذلك، فمن المعقول محاولة البقاء ضمن إطار MM (1.1) (1.4)، مع فرض قيود إضافية على قوة الجر

وبالتالي، لجعل المشكلة ذات معنى، كان علينا العودة إلى الخطوة 7.

المرحلة 8. لحل المشكلة، من الممكن تطبيق الجهاز القوي والمتطور لنظرية التحكم الأمثل (حساب التفاضل والتكامل، مبدأ بونترياجين الأقصى، وما إلى ذلك، انظر، على سبيل المثال). ومع ذلك، يجب علينا أولا أن نحاول حل المشكلة باستخدام الوسائل الأولية. للقيام بذلك، غالبًا ما يكون من المفيد الانتقال إلى تفسير هندسي للمشكلة لإشراك حدسنا الهندسي. لا يوفر التفسير الطبيعي (الشكل 1.3، ب) مفتاح الحل، لأنه لا يسمح لنا بتقديم القيود المفروضة على المسارات المسموح بها للسيارة بشكل مناسب. يتغير الأمر بشكل جذري إذا انتقلنا إلى MM آخر. لندخل متغيرًا جديدًا: (السرعة). ثم بدلا من (1.1) تنشأ المعادلة

G: الرسم البياني للمسار الأمثل هو شبه منحرف.

حتى المشكلات الأكثر تعقيدًا (على سبيل المثال، عند فرض قيود على استهلاك الوقود في شكل لا يكون لها حل تحليلي بسيط مثل (1.9)، ويتم حلها عمليًا فقط عدديًا، باستخدام الجهاز الرياضي للتقليل التقريبي للوظائف، انظر، من أجل مثال، ). ومع ذلك، بالنسبة لهم، فإن حل مشكلة مبسطة لا يفقد أهميته، لأنه يسمح بالحصول على تقريب أولي لحل مشكلة معقدة، وتحديد الخصائص النوعية لحل مشكلة معقدة، وتحديد العوامل التي تؤثر بقوة حل مشكلة معقدة، والأهم من ذلك، ربط نتائج البحث الرياضي بالفطرة السليمة.

بتلخيص ما قيل، يمكننا تقديم النصيحة لطالب النمذجة الرياضية: "لا تحل مشكلة معقدة دون أن تحل أولاً مشكلة أبسط!"