Контрольная работа по "Системному анализу"

Из этого  положения есть два выхода. Один состоит в том, чтобы выполнять  более надежные измерения, которые  обеспечат вас более быстродействующей  обратной связью (сменить душ, чтобы  сократить время задержки). Если это не получается, следует высчитать  задержку во времени и провеете настройку  таким образом, чтобы она соответствовала  тому состоянию, в котором система  должна будет оказаться к моменту  завершения переходных процессов. (Немного  поверните кран и дождитесь того момента, когда температура воды изменится и вы сможете оценить  эффект ваших действий. Правда, этот вариант может оказаться не совсем удобным при недостатке времени.) Самое важное: когда вы начинаете  понимать, каким образом действует  в данном случае система, вы оказываетесь более подготовленными, чтобы ею управлять.

В совсем сложных  системах следствие может наступить  намного позже причины. И к  тому времени, когда вы его заметите, система может перейти критический  порог, за которым уже поздно возвращать ее обратно. Влияние промышленных химических продуктов на окружающую среду демонстрирует  такую опасность наиболее отчетливо. К примеру, во всем мире при производстве электрического оборудования получили широкое распространение специальные  химические вещества -- полизинилхлориды. В течение 40 лет их отходы выбрасывали  на свалки, не предполагая возможных  последствий, которые скажутся лишь со временем. В 1966 г. исследования, предпринятые с целью выявления пестицидов в окружающей среде, попутно обнаружили широкое распространение поливинилхлоридов. Они медленно проникали в почву  и в подземные воды. Не задумываясь  об отдаленных перспективах применения поливинилхлоридов, можно решить, что  эти вещества являются вполне безопасными. Но природная среда откладывает  их в своей "памяти". Их особенно активно абсорбируют жиры, поэтому, попав в ткани животного, поливинилхлориды необратимо накапливаются в его  теле. Их концентрация увеличивается  по мере продвижения по цепи питания, достигая наибольших значений в телах  морских птиц, млекопитающих и  в грудном молоке человека. Они  воздействуют на иммунную систему и  репродуктивные функции. Начиная с 70-х годов, производство поливинилхлоридов  было запрещено в большинстве  стран. Однако 70% всех когда-либо произведенных  поливинилхлоридов все еще находится  на службе в электрическом оборудовании. Остальные 30% уже выброшены в окружающую среду. До сих пор только 1% достиг океана, и он уже весьма заметно  влияет на подводную жизнь. Оставшиеся 29%, которые пока что находятся  в почве, реках и озерах, будут  неминуемо попадать в организмы  живых существ на протяжении ближайших  десятков и даже сотен лет.

Если вы имеете дело с системой, будьте готовы к  встрече с задержкой во времени. Не рассчитывайте на немедленные  результаты произведенных изменений.

То, что мы делаем сейчас, повлияет на нашу жизнь  в будущем, когда проявятся последствия  внесенных ныне изменений. Не заметив  связи, мы виним существующие условия, хотя фактически корни лежат в  наших собственных действиях, совершенных  в прошлом. Мы формируем свое будущее  тем, что делаем сейчас.

Курьезы экспоненциального роста (ответы)

1. Если сорок  раз пополам сложить страницу, ее толщина будет равна расстоянию  от Земли до Луны.

2. Лучше уж  приступить к очистке пруда  немедленно, не то за ночь кувшинки  покроют всю его поверхность.

3. Дав согласие, царь поступил по меньшей мере  опрометчиво. На двадцать первом  поле будет лежать миллион  зерен, а чтобы выдать ту  партию риса, которую откроет  шестьдесят четвертое поле, не  хватит всего риса на планете.

Список литературы

Дж. О.Коннор .Системное  мышление.

Системный подход часто называют системным мышлением.

Системное мышление – способ видеть в объекте систему – проявляется в мысленном разбиении объекта на связанные между собой элементы, взаимодействие которых подчиняется определенному порядку, т.е. является организованным.

Системное мышление обращено к целому и его частям, а также  к связям между частями. Оно изучает  целое, чтобы понять части. Оно противоположно редукционизму, т.е. представлению о  целом как о сумме составляющих его частей. Набор не связанных между собой частей не образует системы. Это просто беспорядочное нагромождение.

Системное мышление позволяет  проникнуть за пределы того, что  представляется изолированными и независимыми событиями, и увидеть лежащие  в их основе структуры. Благодаря  этому мы распознаем связь между  событиями и, таким образом, совершенствуем свою способность понимать их и влиять на них.

Для конструктивного изучения системы системный подход предусматривает  составление ее модели, т.е. упрощенный, по возможности формализованный (для  проведения количественных исследований) аналог. Модель должна быть ориентирована  на отражение именно тех свойств, которые представляют наибольший интерес.

В первую очередь следует  определить степени свободы системы, т.е. совокупность независимых возможных  вариаций параметров, описывающих состояние  системы. Последующие действия должны выявить изменение состояния  при нарушениях в среде и трансформациях системы. Для этого надо найти  определяющие функционирование системы  структурные элементы и содержательно  описать их работу. Далее требуется  обрисовать связи, объединяющие элементы в систему, и дать им упрощенную интерпретацию. Желательно зафиксировать проведенные  операции графически в виде некоторого портрета системы.

Теперь следует установить идентичность модели реальной системе. Для этого проще всего сравнить поведение системы и сформированной модели при воздействиях на них возмущений. В идеале можно достигнуть тождественности  реакций, но обычно добиться этого не удается. Различия будут особенно заметны  в аварийных ситуациях, когда  система попадает в незапланированные  при ее создании условия.

Приведем общую схему  формирования модели системы. Этому  процессу отвечают три этапа.

А. Этап анализа системы. Действия, составляющие этап, направлены на изучение системы и заканчиваются  получением концептуальной модели. Их основным содержанием является представление  системы в виде совокупности элементов (декомпозиции), последовательное обследование каждого и связей между ними.

Б. Этап синтеза модели. Он состоит в получении моделей  отдельных элементов, формализации их связей и в последовательном переходе от элементов к целостной модели. Завершается этап, когда в распоряжении исследователя имеется математическая модель системы. Естественно, для плохо  формализуемых систем можно довольствоваться наличием лишь строгого описания фрагментов системы, тогда часть системы  будет охарактеризована вербально, на естественном языке. Однако исследование такого симбиоза формализма с вербальностью представляет далеко не тривиальную задачу.

В. Этап проверки адекватности модели и системы. Эта процедура  сопутствует всем этапам построения модели. Ее задача заключается в  удовлетворении требований субъекта по обеспечению адекватности модели и  исследуемой системы в смысле достижения необходимой точности описания процессов, представляющих интерес  для субъекта.

Контроль адекватности проводится с привлечением теории идентификации. Содержание последней состоит в  определении тождественности всей системы или ее элемента принятому  аналогу (модели). При этом используется методология «черного ящика»: известны входные и выходные сигналы, с  определенной степенью достоверности  выбрана модель и требуется ввести в модель такие коэффициенты или  ее так структурно преобразовать, чтобы  в соответствии с заданным критерием  была достигнута динамическая идентичность реакций системы и модели. Другими  словами, проверка качества модели всей системы или ее элемента должна показать, что она реагирует так же, как  система (элемент) на одинаковые входные  воздействия.

 
Схема формирования математической модели системы

Системное мышление тесно  связано с такими понятиями, как  эмерджентность и обратная связь.

Эмерджентность (интегративное качество). Из определения системы следуют поразительные выводы. Во-первых, системы функционируют как целое, а это значит, что у них есть свойства, отличающиеся от свойств составляющих их частей. Они известны как эмерджентные, или возникающие, свойства. Они «возникают», когда система работает.

Системы обладают эмерджентными, или возникающими, свойствами, которых  нет ни у одной из их частей. Разобрав систему на части и проанализировав  каждую из них, вы не сможете предвидеть свойства целостной системы.

Разделив систему на компоненты, вы никогда не обнаружите ее существенных свойств. Они проявляются только в результате действия целостной  системы. Единственная возможность  узнать, что они собой представляют, состоит в том, чтобы заставить  систему работать.

Человек, как система, полон  эмерджентных свойств. Например, сознание – системное, эмерджентное свойство. Кто мог бы предвидеть, что миллиарды  соединений между нейронами сделают  возможным самосознание? А все  наши чувства – часть нашего «Я». Это вы обладаете способностью видеть, а не ваши глаза. Положите глаз на стол – он ничего не увидит. Ни в одной  части тела не найти зрения, слуха, осязания, обоняния или вкуса. Вы живете лишь до тех пор, пока все части  вашего тела действуют согласованно. Стоит отделить любую часть тела, и она умрет. Посмертное вскрытие обнаруживает тайну смерти, а не жизни.

Вот другой пример. Движение автомобиля – это также возникающее  свойство. Чтобы двигаться, автомобиль нуждается в карбюраторе и  бензобаке, но положите карбюратор или  бензобак посреди дороги – далеко ли они уедут?

Обратная связь

Все части системы связаны  прямо или опосредованно, а потому изменение в одной части порождает  волны изменений, которые доходят  до всех остальных частей. Значит, они  тоже изменятся, а волны от этого  процесса в конце концов достигнут  той части, в которой началось изменение, и ей придется реагировать  на это новое воздействие. Таким  образом, изменение возвращается в  исходную точку в модифицированном виде – получается не улица с  односторонним движением, а петля. Ее называют петлей обратной связи. Когда две части соединены, воздействие идет в обоих направлениях, как в телефонной линии: если вы можете позвонить приятелю, он тоже может позвонить вам. Обратная связь предполагает, что часть выхода из системы снова подается на ее вход или система использует информацию о выходе на предшествующем шаге, чтобы внести изменения в то, что она делает на следующем.

Наличие обратных связей –  неотъемлемая характеристика систем: нет обратных связей, нет и систем. Существует два основных типа обратной связи:

1. Усиливающая обратная связь – когда изменение состояния системы служит сигналом к усилению первоначального изменения. Иными словами, система обеспечивает большее изменение в том же направлении.
2. Уравновешивающая (балансирующая) обратная связь – когда изменение состояния системы служит сигналом к началу движения в противоположном направлении, чтобы восстановить утраченное равновесие.

Усиливающая обратная связь. Ее часто именуют «положительной», но это не очень удачное название, поскольку создается впечатление, что речь идет о чем-то непременно хорошем и одобряемом. Связь этого типа бывает полезной, но может стать и причиной несчастья, когда она ведет систему к гибели. Все зависит от того, что именно изменяется. Во избежание путаницы мы всегда будем говорить об «усиливающей» обратной связи.

Такая обратная связь толкает  систему по выбранному пути. В зависимости  от начальных условий она может  вести к росту или затуханию  процесса. Вознаграждение составляет часть петли этой обратной связи, если оно поощряет, ведет к усилению того же поведения. Это могут быть подарок, деньги, слова поддержки  и даже улыбка. Вы совершаете действие, получаете вознаграждение и повторяете действие – вот вам и петля  усиливающей обратной связи. Само по себе вознаграждение нельзя считать  обратной связью, если оно не ведет  к усилению того же поведения.

Уравновешивающая  обратная связь. Вечный рост невозможен. Когда-нибудь в дело вступает второй вмд обратной связи и останавливает рост. Ее называют уравновешивающей обратной связью, т.е. противостоящей изменениям. Петля подобной связи действует там, где изменение в одной части системы ведет к таким последствиям в остальных ее частях, что первоначальное изменение тормозится или отыгрывается назад. Эта форма обратной связи противостоит переменам и поддерживает стабильность системы, которая в противном случае была бы разрушена действием усиливающей обратной связи.

Уравновешивающую обратную связь иногда называют «отрицательной», но такое название вводит в заблуждение  по двум причинам. Во-первых, «отрицательная обратная связь» часто истолковывается  как критика, во-вторых, слово «отрицательная»  обычно относится к чему-то плохому. Но в самой по себе уравновешивающей обратной связи нет ничего плохого  или хорошего. Ее присутствие просто означает, что система противится переменам. Нам это может оказаться  кстати, а может и мешать –  все зависит от того, чего мы добиваемся. Если хотим изменить сложную систему, уравновешивающая обратная связь окажется «силой сопротивления». А если стремимся  сохранить систему, то же качество назовем  «силой стабилизации».

В нашем организме действует  множество механизмов уравновешивающей обратной связи. Например, температура  человеческого тела неизменна. Небольшая  часть мозга, называемая гипоталамус, действует как управляющий механизм «термостата». Когда температура  отклоняется от нормы, он запускает  изменения, ликвидирующие это явление. Другие механизмы уравновешивающей обратной связи обеспечивают стабильность пульса, кровяного давления и температуры  тела в условиях разнообразных внешних  воздействий. Именно надежность этих механизмов и делает нас жизнеспособными. 
Механизм уравновешивающей обратной связи регулирует разницу между действительным и желаемым состоянием системы.