Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Естественные и искусственные системы
Вернемся к вопросу о связях, существующих между элементами систем. Когда это дом или машина, всё понятно. Кирпичи связаны цементным рас твором, детали машины — болтами, сваркой, заклепками. А чем связаны системы животных, растений, или, допустим, система образования? Чтобы разобраться в этом, разделим всевозможные системы на два вида.
Существуют естественные системы, или природные, т. е. созданные природой, и искусственные системы — созданные человеком.
Естественные системы: космические систе мы — галактики, системы звезд и планет, такие, как наша Солнечная система; системы животных и растений; молекулярные и атомные системы.
Искусственные системы создают люди. Если хорошо подумать, то можно вспомнить множество таких систем, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, — это система городского транспорта, система телефонной связи, система тор говли, система образования, система здравоохранения, система водоснаб жения, система обороны страны, банковская система, государственная энергетическая система и т. д. Само человеческое общество — это тоже система взаимосвязанных личностей, которые образуют разнообразные подсистемы: семьи, трудовые коллективы, партии, нации, расы и пр.
Материальные связи в естественных и искусственных системах
Обсудим характер связей в естественных системах. Во-первых, это физические силы, которые, например, удерживают планеты около Солнца на своих орбитах, молекулы углерода в кристалле алмаза; это энергетичес кие процессы, например фотосинтез, превращающий солнечную энергию в энергию жизни растений. Благодаря генетическим связям сохраняются и продолжаются виды животных и растений. Эти связи заключаются в опре деленной структуре молекул ДНК, входящих в состав клеток организма. Можно говорить о климатических связях — они объединяют систему жи вотного и растительного мира в определенной части планеты. Все перечис ленные виды связей можно назвать материальными.
Теперь об искусственных системах. Есть множество материальных систем, созданных человеком: вся техника (автомобили, самолеты, стан ки, компьютеры и т. д.), строительные соору жения (дома, мосты, города, плотины, кана лы); искусственные материалы (сплавы, пластмассы). Связи в таких системах, как и в естественных, имеют материальный харак тер. Раньше мы уже говорили о строитель ных сооружениях, о машинах. Представим еще, например, энергосистему: станции, трансформаторы, линии электропередач, электроприборы; все это присоединено одно к другому и согласованно работает.
Информационные связи в естественных и искусственных системах
Однако в живой природе существуют системные связи, которые никак нельзя отнести к материальным. Вот, например, стая журавлей, летящая клином на юг. Что удерживает их в таком строю? Журавли видят вожака, ведущего стаю, и следуют за ним в определенном порядке. Кроме того, жу равли подают друг другу сигналы голосом. Это пример связи, которую можно назвать информационной. Подобные примеры можно привести из жизни животных, рыб и даже насекомых.
В системах живой природы существуют связи кик материальные, так и информационные.
Выше говорилось о материальных искусственных системах. Другой вид искусственных систем — это общественные (социальные) системы, т. е. различные объединения людей. Конечно, между ними тоже есть опреде ленные материальные связи (например, общее помещение, экономическая зависимость, родственно-генетические связи), однако для общественных систем очень важны информационные связи. Ни один коллектив, от семьи до государства, не может существовать без информационного обмена.
Еще существуют связи между людьми, основанные на определенных договоренностях, например конституции государства, законодательстве, уставе организации. Кроме того, есть связи, определяемые человеческой этикой — правилами поведения, не записанными в законах: националь ные традиции, семейные традиции, правила приличия и т. д. Люди знают эти законы и правила и подчиняются им. А поскольку любые знания — это информация, то такие связи тоже можно назвать информационными.
Для функционирования общественных систем важнейшее значение имеют информационные связи.
Информационные процессы в системах
В чем же состоят информационные связи? Казалось бы, ответ очевиден: в обмене информацией, в передаче информации от одного элемента систе мы к другому. Но можно ли утверждать, что два других вида информаци онных процессов — хранение и обработка информации — необязательны для таких систем?
Передача информации невозможна без ее хранения: откуда-то информа ция должна браться при отправлении и куда-то помещаться при получении. Возьмем для примера наиболее близкую для вас социальную систему — сис тему образования. Основной вид связи между двумя типами ее элементов — учителями и учениками — заключается в процессе передачи знаний от учи телей к ученикам. Но информация, которую учителя передают ученикам, хранится в учебниках, в конспектах уроков, в памяти учителя. Ученики же сохраняют полученные знания в своей памяти и в тетрадях.
В процессе обучения постоянно происходит обработка информации как учителем, так и учениками. При объяснении учебного материала учитель преобразует его, представляя ученикам в разных формах: в текстовой, графической, табличной, на моделях. Ученики, в свою очередь, отвечают на вопросы, решают задачи, а это есть обработка информации.
Рассмотрим другие элементы системы образования: министерство и учебные заведения. Это элементы подсистемы управления образованием. В ней также происходит передача информации (передаются распоряже ния, планы, отчеты, нормативные документы), хранение информации (хранится документация, различные статистические данные), обработка информации (составление той же документации, статистической информа ции и пр.).
Наконец, рассмотрим технические информационные системы. К ним относятся системы телеграфной и телефонной связи, радио и телевидения, компьютеры и компьютерные сети, сотовые системы связи. Это искусственные системы, созданные людьми для осуществления информационных процессов: хранения, обработки и передачи информации.
В базовом курсе информатики рассказывалось о том, что компьютер целенаправленно создавался изобретателями как универсальный автомат для хранения, обработки и передачи информации. Поэтому все три вида информационных процессов в нем реализованы по определению. Ну а, например, мобильный телефон? Основное его назначение состоит в приеме передаче информации. Где же здесь хранение и обработка? На рис. 2 схематически показан процесс осуществления передачи и приема SMS - сообщения посредством сотовой связи.
Рис. 2.2. Информационные процессы сотовой связи
Из этой схемы видно, что в процессе работы системы сотовой связи происходит хранение, передача и обработка информации. Аналогично можно описать работу других вышеназванных технических систем, в которых имеют место все три вида информационных процессов.
Системы управления
Из базового курса информатики вам известно, что изучением процессов управления занимается наука ки бернетика. Начало кибернетике положил американский ученый Норберт Винер своей книгой «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине», вышедшей в 1948 году.
Под управлением понимается планомерное воздействие на некото рый объект с целью достижения определенного результата.
С точки зрения кибернетики, процесс управления рассматривается как функционирование системы управления. Эта система состоит из двух подсистем: объекта управления и управляющей системы. Кибернетичес кая модель управления приведена на рис. 2.3.
Управляющей системой может быть человек (шофер, дирижер оркест ра, учитель, директор), коллектив (правительство, парламент), а может быть и техническое устройство (автоматический регулятор, компьютер). Объектом управления может быть техническое устройство (автомобиль), один человек (ученик, солдат) или коллектив (оркестр, работники пред приятия).
Взаимодействие, существующее между двумя этими подсистемами в процессе управления, кибернетика рассматривает как информационную связь. По линии прямой связи передаются команды управления от управ ляющей системы к объекту управления. По линии обратной связи — ин формация о состоянии объекта управления, о его реакции на управляю щее воздействие, а также о состоянии окружающей среды, которая тоже может влиять на процесс управления. Схема на рис. 2.3 оказывается уни версальной для всех типов систем, как искусственных, так и естествен ных, где происходит управление.
Все компоненты системы управления имеются в организмах животно го и человека. Мозг — управляющая система, органы движения — объек ты управления, нервная система — каналы информационной связи.
В системах управления осуществляется передача информации, а также ее хранение и обработка. Хранить и обрабатывать информацию приходит ся как управляющей системе, так и объектам управления (ученик, сол дат, трудовой коллектив тоже хранят и обрабатывают информацию, по ступающую к ним в процессе управления).
Процесс управления происходит по программе, заложенной в память управляющей системы. Если управляющая система способна к собствен ному программированию, то ее можно назвать самоуправляемой систе мой. Элементы самоуправления присущи представителям животного мира. В наибольшей степени способностью к самоуправлению обладает человек.
Вопросы и задания
3. Что такое общественные системы?
Какого типа эта система: естественная или искусственная?
Выделите входящие в нее подсистемы.
Выделите материальные и информационные связи.
Какие, с вашей точки зрения, изменения в структуре школы следует сделать, чтобы она лучшим образом выполняла свое назначение?
6.Что такое система управления? Из каких компонентов она состоит? Какие типы связи действуют в этой системе?
7. Что такое самоуправляемая система? Приведите примеры.
10. Рассмотрите школьный урок как систему управления. Опишите все киберне тические компоненты этой системы. Обратите внимание на множественность различных механизмов прямой и обратной связи.