Структура, состояние, движение

Основными формами существования любых материальных систем являются пространство и время. В каждый момент времени система имеет те или иные характеристики своего пространства, которые будем в дальнейшем связывать с понятиями структуры и состояния системы. Понятие структуры содержит в себе различные смысловые уровни, отражающие этапы познания этого понятия. Понятие «структура» тесно связано с понятием «система». Собственно структурный анализ системы начинается с выявления ее состава, с исследования элементов системы. Структура важна не только сами по себе, а и потому, что она характеризует устойчивость системы. Структура, таким образом, есть устойчивое единство элементов и их отношений, которые сохраняются длительное время неизменным, по крайней мере во время исследования системы. Структура системы — это разделение ее на элементы с указанием связей между ними, дающее представление о системе в целом. Разделение системы можно проводить по различным признакам:

• • объектным (материальным, вещественным);
• • функциональным;
• • алгоритмическим (алгоритм программы, инструкция).

Структура системы обычно изображается графически в виде структурной схемы. Структура технического средства — это совокупность технических элементов, связей и отношений между ними. Если структура технической системы известна, то мы имеем дело с хорошо структурированной системой. Если структура известна лишь частично, то система является слабо структурированной и для ее исследования требуется специальный подход. Для познания структуры системы нужно провести ее последовательную декомпозицию, т. е. выделить в ней подсистемы и элементы, удобные для исследования. Суть декомпозиции — упрощение системы, слишком сложной для рассмотрения целиком. Другим эффективным методом исследования систем является агрегирование.

Агрегирование — это процедура, противоположная декомпозиции. При агрегировании проводится объединение некоторых элементов системы в группы (агрегаты) и устанавливаются связи между ними. Это также обеспечивает более глубокое исследование системы.

Итак, структура системы — совокупность элементов, связей и пространственных отношений между ними. Структура характеризует только строение системы и не учитывает состояний элементов, взаимодействий и причинно-следственных временных отношений между ними. Для оценки всех свойств системы в каждый момент времени используется понятие «состояние системы».

Состояние системы — совокупность состояний ее элементов, отношений, связей и взаимодействий между ними и окружающей средой в определенный момент времени. Состояние системы, как и рассмотренное выше состояние элемента, можно определять с помощью набора величин (параметров), характеризующих свойства, пространственное расположение и внешние проявления системы. Поэтому в некоторых случаях, хотя не совсем точно, под состоянием системы понимают упорядоченную совокупность значений параметров, определяющих зависимость выхода от входа, либо «поведение» системы. Можно сказать, что состояние — это система в определенный момент времени. С течением времени система переходит из одного состояния в другое, т. е. совершает движение.

Движение системы — процесс изменения ее состояний с течением времени. Движению идентичны понятия: «поведение», «функционирование», «жизнь системы».

Таким образом, задание конкретной системы сводится к заданию ее состояний в каждый момент существования, начиная с зарождения и заканчивая гибелью или переходом в другую систему. На практике, как правило, наблюдатель получает сведения о состояниях системы только на отрезке наблюдения, а сведения об остальных состояниях накапливаются в процессе наблюдения и анализа аналогичных систем.

Одной из задач теории систем является анализ всех возможных движений или поведений системы под воздействием внешних и внутренних факторов. Такую совокупность возможных движений иногда называют функцией или возможностями системы. Различные системы обладают различными функциями и возможностями. Например, функция технической системы заключается в той совокупности задач или действий, которые способна выполнять данная система в процессе ее применения.

Одна из возможных реализаций функции будет представлять собой конкретное движение системы.