Структуры и формы их представления

Система может быть описана простым перечислением элементов или “черным ящиком”. В модели “черного ящика” полностью отсутствуют сведения о внутреннем состоянии ящика. Фиксируются только входные и выходные связи со средой. Даже границы не описываются, а признаются существующими. Максимальная формализация черного ящика – задание множеств X и Y для входных и выходных переменных, но отношения между этими множествами фиксировать нельзя. Недостатками модели являются не только отсутствие информации о работе системы, что не позволяет прогнозировать поведение системы, но и проблема определения самих множеств. Причиной множественности входов и выходов в модели “черного ящика” в том, что реальная система взаимодействует со средой неограниченным числом способов, но в модель системы из бесчисленного множества связей выбирают конечное число связей.

Критерием отсева является целевое назначение модели, существенность конкретной связи по отношению к цели. Здесь необходимо учитывать, что главная цель дополняется связанными целями, отражающими взаимодействие системы с различными объектами окружающей среды. Модель черного ящика часто оказывается не только полезной, но иногда единственно применимой при изучении системы. Например, при моделировании психики человека или влияния лекарства на организм вмешательство возможно через входы, а выводы возникают на основе наблюдений за выходами. То же самое обстоятельство возникает при исследовании системы в обычной для нее обстановке, если необходимо, чтобы измерения как можно меньше влияли на систему. Другой причиной использования модели может быть отсутствие данных о внутреннем устройстве системы. Детализация системы “черный ящик” приводит к модели состава системы. Чаще всего при исследовании объекта модели состава объекта бывает недостаточно, поскольку требуется информация об устройстве объекта. Тогда систему отображают с помощью детализации на подсистемы (компоненты и элементы с их взаимодействием). Множество связей задает модель структуры. Объединение модели состава и модели структуры дает модель прозрачного ящика.

Структура определяет взаиморасположение составных частей системы, отражает существование взаимосвязей и устройство системы. Поскольку в структуре учитываются наиболее существенные компоненты и связи, которые в незначительной степени меняются при функционировании и обеспечивают существование системы и ее свойств, можно считать, что структура характеризует организованность системы, устойчивость, упорядоченность ее элементов и связей. Структурные связи обладают относительной независимостью элементов и являются инвариантами при переходе от одной системы к другой. Это обеспечивает перенос закономерностей выявленных в одной системе на другую. На разных этапах исследования система может представляться различными структурами, например, иерархические структуры могут помочь в раскрытии неопределенности сложных систем, а сетевая структура или сеть позволяет провести декомпозицию системы во времени.