2.2 Sisteme de clasificare. Sisteme de mari și complexe
Sistemele de clasificare poate fi realizată în funcție de diferite criterii. Este adesea imposibil să se efectueze dur și depinde de scopul și resursele. Iată principalele metode de clasificare (există și alte sisteme de criterii de clasificare).
Prin reglarea controlului de corecție medie a parametrilor Observații comportării calea sistemului - pentru a readuce sistemul la starea dorită (în traiectoria dorită a comportamentului sistemului, în care o traiectorie a sistemului este o secvență luată la sistemul de operare al statelor de sistem, care sunt considerate ca puncte într-o multitudine de stări ale sistemului ).
Exemplu. Luați în considerare sistemul ecologic „Lacul“. Este un variabile deschis, naturale sistem de origine, care pot fi descrise de un mod mixt (cantitativ și calitativ, în special de temperatură rezervor - cantitativ descrisă caracteristic), structura locuitorilor din lac poate fi descrisă atât calitativ cât și cantitativ, iar frumusețea lacului poate fi descris calitativ. Conform descrierii de tip a legii de funcționare a sistemului, acest sistem poate fi atribuită nu parametrizate în ansamblul său, deși este posibilă alocarea de subsisteme de diferite tipuri, în special, diverse descriere subsistem „Alge“, „Fish“, „se varsă în pârâul“, „flux de efluent“, „de jos "", "sistem, etc." Coast computer „-. origine deschisă, sintetică, descriere mixtă parametrizat controlat din exterior (software). Sistem de „unitate logică“ - o, virtuală, descrierea cantitativă deschisă, cum ar fi „caseta de alb“ (conținutul discului în sistem, nu am inclus!) De control mixt. Sisteme de „companie“ - o origine deschisă, mixtă (organizațional) și descrieri, controlate din interior (adaptabil, în special, sistemul).
Sistemul este numit mare, în cazul în care cercetarea sau modelarea este dificilă din cauza dimensiunilor mari, și anume, o multitudine de stări ale sistemului S are o dimensiune mai mare. Ce fel de dimensiune să fie considerată o mare? Acest lucru se poate judeca numai pentru o anumită problemă (sistemul), scopul specific al studiului problemelor și resurselor specifice.
Un sistem de mare este redus la un sistem de dimensiuni mai mici, folosind mai multe resurse de calcul puternice (sau resurse) sau sarcini de divizare într-o serie de probleme la dimensiunea (dacă este cazul).
Exemplu. Acest lucru este deosebit de important în dezvoltarea sistemelor informatice de mari dimensiuni, cum ar fi dezvoltarea de calculatoare cu algoritmi de arhitectură paralele și structuri de date paralele și cu procesarea paralelă a acestora.
Sistemul se numește complex, în cazul în care nu dispune de resurse (în primul rând - de informații) pentru descrierea eficientă (state, legile de funcționare) și a sistemului de control - definirea, descrierea, parametrii de control sau de a lua decizii în astfel de sisteme (astfel de sisteme ar trebui să fie întotdeauna un subsistem decizie).
Exemplu. Sistemele complexe sunt, de exemplu, reacții chimice, atunci când este privit la nivel molecular; Formarea biologică celulară, considerat la nivel metabolic; creierul uman, în cazul în care acesta este considerat din punct de vedere al acțiunii intelectuale efectuate de către om; economie, luate în considerare la nivel macro (adică, macroeconomie); societatea umană --cultural politico-religioasă la nivel; Calculatoare (în special - a cincea generație), în cazul în care este privit ca un mijloc de a dobândi cunoștințe; limbă - în multe aspecte.
Complexitatea acestor sisteme din cauza comportamentului lor complexe. Complexitatea sistemului depinde de nivelul adoptat de descriere sau sistem macroscopic de învățare sau microscopice.
Complexitatea sistemului poate fi extern și intern.
Complexitatea internă depinde de complexitatea setului de stări interne, display-uri potențial măsurate la complexitatea sistemului de control în sistem.
Complexitatea externă este determinată de complexitatea relației cu mediul, complexitatea de control al sistemului potențial sistem de feedback și mediu estimat.
Sistemele complexe sunt:
- complexitatea structurală sau statice (resurse nu sunt suficiente pentru construcția, caracterizarea, structura de management);
- dinamice sau temporare (resurse nu sunt suficiente pentru descrierea comportamentului dinamic al sistemului și de control traiectoria);
- informații sau informațional - logice Infological (nu suficiente resurse pentru informații, informații care descriu logica sistemului);
- studii de calcul sau de punere în aplicare (lipsa de resurse pentru a prognoza eficient, calculul parametrilor sistemului sau a efectua lipsa dificilă a resurselor);
- algoritmică sau structurală (nu dispun de resursele pentru a descrie funcționarea sistemului de control al algoritmului sau pentru descrierea funcțională a sistemului);
- dezvoltare sau evoluție, auto-organizare (nu suficiente resurse pentru dezvoltarea durabilă, auto-organizare).
Cu cât este mai complexă a sistemului în cauză, procesele necesare informațiile interne mai diverse și mai complexe pentru a actualiza la scopul sistemului a fost atins, și anume, sistem să funcționeze sau dezvoltarea sistemului.
Exemplu. Comportamentul unui număr de diferite sisteme reale (.... De exemplu, interconectat cu xn conductor de rezistență x1 x2 sau compuși chimici cu xn concentrațiile x1 x2 care participă la reacția chimică) este descrisă printr-un sistem de ecuații algebrice liniare scrise în formă de matrice:
matrice umplute A (structura sa, conexiunea) va reflecta complexitatea sistemului descris. De exemplu, dacă matricea A - matricea triunghiulară superioară (un element dispus la intersecția i-lea rând și coloana j-a este întotdeauna 0 când i> j), atunci, indiferent de n (dimensionalitate sistemului), este ușor de a investiga solubilitatea. Este suficient pentru a efectua metoda Gauss inversă. Dacă matricea A - a forma generală (nu este nici echilibrat, nici bandă, nici rarefiată, etc.), sistemul este mai dificil de a investiga (acest lucru este necesar pentru a efectua mai multe computational proces complex și dinamic al metodei de eliminare Gauss). Prin urmare, sistemul va avea complexitatea structurală (care poate implica deja o complexitate computațională, de exemplu, atunci când soluțiile). În cazul în care numărul n este suficient pentru a Elika, insolubilitatea problemei de stocare a matricei A de formă triunghiulară superioară în memoria unui calculator poate cauza calculatoare și complexitatea dinamică a problemei inițiale. Incercarea de a utiliza datele prin citirea de pe disc ar duce la creșterea repetată în calcul (creșterea complexității dinamice - vor fi adăugate la factorii de disc).
Exemplu. Să fie un sistem dinamic al cărui comportament este descris de problema Cauchy de forma:
y „(t) = k • y (t), y (0) = a
Această problemă are o soluție:
y = a • e -k • t
Se observă că y (t) la k = 10 este schimbat la ordinul de mărime mai repede decât y (t) cu k = 1 și dinamică va fi sisteme mai dificil pentru a urmări o predicție mai precisă pentru t → 0 și mici c implică cheltuieli suplimentare pentru calcularea t .E. informații algoritmic dinamic și structural "nu sistem foarte complex" (cu, k ≠ 0) poate fi computațional și probabil evolutionarily complexe (ca t → 0) și pentru t mare (t → ∞) și imprevizibil. De exemplu, pentru valori t mari de soluții de calcul acumulate de eroare poate suprascrie valoarea soluțiilor. Dacă datele inițiale stabilite zero și ≠ 0, atunci sistemul poate înceta să fie, de exemplu, informații simple, mai ales în cazul în care a priori este dificil de determinat.
Exemplu. Simplificarea mijloacele tehnice pentru a lucra în rețele, de exemplu, progresele științifice care vă permit să conectați computerul direct la rețea, „la o priză“ se observă, împreună cu complexitatea rețelelor ei înșiși, de exemplu, prin creșterea numărului de abonați și fluxul de informații pe internet. Odată cu creșterea complexității internetului în sine sunt simplificate (pentru utilizator!) Mijloace de acces la acesta, crește capacitatea de calcul.
Complexitatea structurală a sistemului afectează dinamic complexitatea, computațională. Schimbarea complexității dinamice poate duce la schimbări în complexitatea structurală, deși nu este o condiție prealabilă. În acest sistem complex poate fi un sistem care nu este un sistem de mare; esențial în acest caz, poate fi o conexiune (putere conectate) componente și subsisteme (vezi. exemplul de mai sus, cu un sistem cu matrice de ecuații algebrice liniare).
Însăși noțiunea de complexitate a sistemului nu este ceva universal, lipsa și se pot schimba în mod dinamic, de la stat la stat. În același timp, și legături slabe, relația dintre subsisteme poate crește complexitatea sistemului.
Exemplu. Luați în considerare împărțirea procedurii de segment unitate [0; 1], urmată de aruncarea media celor trei segmente și pentru a arunca dostraivaniya triunghi echilateral interval (Fig.); această procedură se repetă de fiecare dată din nou, pentru fiecare din rămase după aruncarea înapoi segmente. Acest proces este structural simplu, dar dinamic este dificil, generat în plus imagine sistem de trasabilitate dinamic interesant și dificil, devenind „mai mult, mai mult și mai dificil.“ Acest tip de structuri se numesc fractali si structuri fractale (fractale - de fracțiune - fracțiune și fractură - o pauză, care este obiect rupt cu dimensiune fracționată). Sa caracteristică distinctivă - de auto-similaritate, și anume, arbitrar mică parte a fractale structură similară cu întreg, ca o ramură - copac.
Fig. Un obiect fractal (curba Koch)
Reducerea complexității sistemului poate crește de multe ori valoarea sa informativă, anchetate.
Exemplu. Selectarea proiecția de sunet a caracteristică face desen mai informativ. Folosind un microscop cu aparat experimental poate examina unele invizibile cu ochiul liber proprietățile obiectului.
Sistemul este numit stabil în cazul în care acesta își păstrează tendința de a dori la starea sistemului care se potrivește cel mai bine scopurile, obiectivele pentru a păstra calitatea fără modificarea structurii sau conduce la schimbări puternice în structura sistemului la un anumit set de resurse (de exemplu, intervalul de timp). Conceptul de „mare schimbare“ ar trebui să fie specificate de fiecare dată, este determinată.
Exemplu. Să considerăm un pendul suspendat la un moment dat și deflectabile din poziția de echilibru, la un unghi de 0 ≤ φ ≤ π. Pendulul este structurală, de calcul, algoritmică, iar informația este stabilă în orice punct, iar când φ = 0 (starea de repaus a pendulului) - stabil și dinamic, evolutive (procese de auto-organizare în pendul, la nivel micro, noi nu contează). În cazul unei stări de echilibru stabil al pendulului, samoorganizuyas, tinde spre echilibru. Atunci când φ = π pendul devine stare instabilă în mod dinamic. Dacă luăm în considerare gheața (ca sistem), atunci acest sistem structural este instabil la temperatura de topire. Piata - cu o cerere instabilă (propunere) este structural instabil evoluționist.
Sistemul se numește conectat în cazul în care oricare două subsisteme împărtășesc o resursă, și anume, există unele relații în resurse, comunicarea între ele.