Что такое система?(домашняя работа). Самоуправляемые системы

САМОУПРАВЛЯЕМЫЕ СИСТЕМЫ

ПОНЯТЬ

Является ли субъект необходимым компонентом управления? Существуют различные точки зрения.

ПРИМЕР Гениальный русский писатель Лев Толстой, описывая «стиль управления» Кутузова во время Бородинской битвы исходил из того, что все события разворачивались в определенной мере сами собой и роль главнокомандующего сводилось к тому, чтобы не мешать общему течению событий. Напротив, Наполеон все время активно влиял на события и, в конечном счете, проиграл войну.

ПРИМЕР Бактерия попадает в среду, содержащую ядовитый для нее пеницилин. В ответ она начинает выделять особое вещество – фермент пеницелиазу, который ее разрушает. Когда весь пеницилин разрушен, синтез фермента прекращается.

ПРИМЕР Человек начинает бег. Пульс у него немедленно ускоряется и в результате снабжение мышц кислородом увеличивается и они получают больше энергии для своей работы.

ПРИМЕР Особое значение в биологии имеют особый вид реакции – гомеостаз, поддерживающей постоянство внутренней среды организма, например, температуру.

Скорость различных физиологических процессов зависит от температуры: обычно она удваивается при каждом повышении на 10 0 С. При температуре замерзания воды (или вблизи этой точки) процессы жизнедеятельности замирают, а с повышением температуры идут быстрее. Когда достигается некоторая критическая точка, скорость снова падает, так как начинается распад некоторых веществ, а при дальнейшем повышении температуры организм погибает.

Большинство растений и животных относятся к числу холоднокровных и температура их тела близка к наружной. По мере снижения температуры активность их падает. Птицы и млекопитающие способны поддерживать температуру тела на постоянном уровне (35-38 0 С) независимо от температуры окружающей среды. Терморегуляция осуществляется на принципе обратной связи. Если температура тела снижается, то выработка тепла возрастает, например, за счет дрожи. Уменьшаются теплопотери, например, путем уменьшения циркуляции крови в сосудах, лежащих непосредственно под кожей. Если температура тела повышается, то возрастает отдача тепла, например, в виде пота.

ПРИМЕР Как известно, в образовании этноса существенную роль играет принцип комплиментарности – неосознанная симпатия к одним людям и антипатия к другим. Например, викинги не брали тех, кого считали ненадежными, трусливыми, сварливыми или недостаточно свирепыми. Все это было очень важно, ибо речь шла о том, чтобы взять его к себе в ладью, где на каждого человека должна была пасть максимальная нагрузка и ответственность за свою жизнь и жизнь товарищей.

Эти и другие примеры наводят на мысль, что управление в ряде случаев может осуществляться без вмешательства субъекта. В этом случае возникают следующие принципиальные вопросы:

каков механизм самоуправления;

каким образом задается цель управления, коль скоро в не участвует субъект.

Механизм самоуправления существенным образом отличается от механизма управления, представленного на схеме §1. При самоуправлении объекты воздействуют друг на друга, стремясь стать объектами управления. При этом возможны следующие ситуации:

воздействие одного из объектов становится доминирующим и данный объект становится «обычным» субъектом управления;

объекты уничтожат друг друга и, возможно, всю систему;

цели, преследуемые объектами скорректируются и наступит определенное динамическое равновесие.

Очевидно, что при самоуправлении не могут быть реализованы перспективные, стратегические цели, поскольку такие цели могут быть реализованы только субъектом. В процессе самоуправления, при достижении равновесия, как правило, происходит понижения уровня целей, до тактических, иногда даже – сиюминутных.

Следует отметить, что управление отличается от взаимодействия тем, что в процессе управления реализуются какие-либо цели. В этом смысле, притяжение планет к Солнцу является взаимодействием, а не управлением, поскольку здесь нет явно выделенной цели. С другой стороны, повышение пульса у бегущего человека трудно объяснить на основе какого-либо прямого взаимодействия, но зато здесь можно выделить определенную цель - сохранение жизни.

В случае отсутствия субъекта управления будет правильнее говорить не о «достижении цели», а о «преследовании цели», поскольку «преследовать цель» можно как осознанно (при наличие субъекта), так и неосознанно (когда речь идет о самоуправлении). В дальнейшем, во избежании путаницы, мы будем говорить о «достижении цели » только по отношению к субъекту управления, а «преследование цели» по отношению к самоуправлению.

Таким образом, процесс самоуправления описывается иной моделью, чем процесс управления, в котором участвует субъект. Основные моменты формализации, приводящие к интересующей нас модели самоуправления следующие:

объект управления оказывает управляющее воздействие на другие объекты, т.е. берет на себя функции субъекта управления;

в процессе самоуправления цели объектов (как субъектов управления) могут быть скорректированы;

управляющие воздействия объекта определяются его информационной моделью всей системы управления;

информационные модели у различных объектов могут не совпадать друг с другом.

Общая схема самоуправляемой системы выглядит следующим образом:

ПРИМЕЧАЕНИЕ Механизм самоуправления, согласно Н.Винеру, может быть объяснен на основе понятия информации, циркулирующей в системе. В данной схеме понятие «информации» конкретизировано до понятия «информационной модели»: в основе механизма самоуправления лежит информационная модель, на основе которой живое существо или созданный человеком механизм осуществляет взаимодействие с системой.

ПРИМЕР В человеческом обществе понятие «преследование цели» близко к понятию мотива. Существуют различные теоретические модели человеческих мотивов.

По Адаму Смиту, проводившему исследования в начале ХIX века на английских предприятиях, человек всегда стремиться улучшить свое экономическое положение.

По Лоуренсу и Ларошу, люди стремятся репродуцировать то поведение, которое уже приводило к ожидаемому результату.

По Маслоу, человек стремиться удовлетворить потребности в строгой иерархической последовательности: физиологические ---- безопасности и защищенности ---- социальные ---- уважения ---- самовыражения.

По МакКеланду, потребности имеют три основных составляющих: власть, успех и причастность.

По Вруму, мотивация складывается из ожидаемых результатов, вознаграждения, ценности последнего.

Существует и другая, не менее обоснованная точка зрения, что самоуправляемая система не более чем абстрактная схема, более или менее приближенная к действительности.

ПРИМЕР Считается, что рынок является самоуправляeмой системой. Послушаем, что говорит по этому поводу Н.Винер в своей знаменитой книге «Кибернетика». «…Во многих странах, распространено мнение, признанное в Соединенных штатах официальным догматом, что свободная конкуренция сама является гомеостатическим процессом, т.е. что на вольном рынке эгоизм торговцев, каждый из которых стремиться продать как можно дороже и купить как можно дешевле, в конце концов приведет к устойчивой динамике цен и будет способствовать наибольшему общественному благу.

Это мнение связано с очень «утешительным» воззрением, что частный предприниматель, стремясь обеспечить свою собственную выгоду, является в некотором роде общественным благодетелем и поэтому заслуживает больших наград, которыми общество его осыпает. К сожалению, факты говорят против этой простодушной теории. Рынок – игра, находящая свое подобие в семейной игре, под названием «монополия". Она строго подчинена теории игр, которую разработали фон Нейман и Моргенштерн…Это рыночная игра, в которую играют вполне разумные, но совершенно беззастенчивы дельцы…Побуждаемые своей собственной алчностью, отдельные игроки образую коалиции; но эти коалиции обычно не устанавливаются каким-нибудь одним определенным образом и обычно кончаются столпотворением измен, ренегатста и обманов. Это точная картина высшей деловой жизни и тесно связанной с ней политической, дипломатической и военной жизни. Даже самого блестящего маклера ждет разорение. Но, допустим, что маклерам это надоело и они согласились жить в мире между собой. Тогда награда достанется тому, кто, выбрав удачный момент нарушит соглашение и предаст своих партнеров…» (Н.Винер Кибернетика. Русск. Перевод М., Наука, 1983, стр. 240-241).

В реальных системах, близких к самоуправляемым наблюдаются явления, делающие их крайне неустойчивыми. Уже давно замечено, что многие параметры самоуправляемых систем подвержены более или менее значительным колебаниям.

ПРИМЕР В рыночной экономике хорошо известны так называемые «циклы Кондратьева» - периоды стабилизации и спада. Продолжительность стабильного периода около 80 лет, после чего следует спад.

Поскольку всякая системастремиться к устойчивому состоянию, неустойчивое состояние самоуправляемой системы может разрешиться следующим образом:

переходом к традиционной системе управления, рассмотренной в §1;

разрушением системы;

переход к принципиально новым формам управления.

Третья возможность будет подробно рассмотрена в четвертом параграфе. Что касается первых двух возможностей, то европейская мысль ХХ века изучила их достаточно подробно.

ПРИМЕР Вхудожественной культуре существуют очень яркие образы разрушения самоуправляемых систем.

Одним из них является роман-антиутопия лауреата нобелевской премии У.Голдинга «Повелитель мух» и снятый по нему классический фильм. В нем показано, как сотня нормальных детей, попавших без взрослых на тропический остров, решает воспроизвести политический строй «как у взрослых» - с выборами парламента, президента, то есть через создание самоуправляемой системы. В конечном итоге эта система рухнула и образовалась жесткая диктатура.

Другим, столь же ярким примером является известный фильм Ф. Феллини «Репетиция оркестра». Восстав против дирижера, оркестранты создали общий хаос, который привел к разрушению и гибели. Только вернувшись к музыке и, вcпомнив про дирижера, они спасли себя.

ЗНАТЬ

Управление может осуществляться без управляющего субъекта при выполнении следующих условий:

один из объектов управления оказывает управляющее воздействие на другие объекты, т.е. берет на себя функции субъекта управления;

в процессе самоуправления цели объектов (как субъектов управления) корректируются, это приводит, в частности, к тому, что в нем могут быть достигнуты только тактические цели;

Механизм самоуправления, согласно Н.Винеру, может быть объяснен на основе понятия информации, циркулирующей в системе. В данном параграфе понятие «информации» конкретизировано до понятия «информационной модели»: в основе механизма самоуправления лежит информационная модель, на основе которой живое существо или созданный человеком механизм осуществляет взаимодействие с системой.

В реальных системах, близких к самоуправляемым, многие параметры подвержены более или менее значительным колебаниям.

УМЕТЬ

ЗАДАНИЕ 1. З аполните и проанализируйте таблицу:

ЗАДАНИЕ 2. Компьютер является очень сложной информационной системой, которые включает в себя различные подсистемы. Выясните, какие информационные подсистемы компьютера можно отнести к самоуправляемым.

ВОПРОС ПРОБЛЕМА

Как известно, в живой природе и в человеческом обществе многие процессы имеют циклическую природу. Например, солнечная активность имеет период колебания в 11 лет. Иногда эти циклы связывают между собой, например, периодичность социальных катаклизмов объясняются периодичностью некоторых астрономических явлений. Правомерно ли подобное сопоставление?

ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ

Проследим краткую историю “совмещения” понятий “информация” и “управление” в понятии “информационные основы управления”.

Вам известно, что в течение многих веков понятие информации не раз претерпевало изменения, то расширяя, то сужая свои границы. Сначала под этим словом понимали “изложение”, “разъяснение”, “осведомленность”, затем - “сведения”, “передачу сообщений”. В ХХ веке бурное развитие получили всевозможные средства связи (телефон, телеграф, радио), назначение которых заключалось в передаче сообщений. Однако эксплуатация их выдвинула ряд проблем: как обеспечить надежность связи при наличии помех, как закодировать сообщение, чтобы при минимальной его длине обеспечить передачу смысла с определенной степенью надежности. Решение этих проблем требовали разработки теории передачи сообщения, которая с самого начала получила название теории информации.

Одним из рассматриваемых вопросов этой теории был вопрос об измерении количества информации. Для того, чтобы применить математические средства для измерения информации, потребовалось вначале отвлечься от смысла, содержания сообщений. Это привело к тому, что для информационной оценки сообщения о некотором состоянии системы (событии) используется только множество отличных друг от друга состояний системы и соответственно сообщений о них.

Например: в каком из четырех состояний (тведое, жидкое, газообразное, плазма) находится вещество? На какой из четырех путей прибудет железнодорожный состав? Какую из четырех игрушек выберет ребенок?

Во всех этих случаях имеет место неопределенность события, состоящая в выборе одной из четырех возможностей. Если в ответах на приведенные вопросы отвлечься от их смысла и вероятности получения их для получателя сообщения, то все ответы будут нести одинаковое количество информации - 2 бита.

Таким образом, количество информации в данных примерах мы определяли по формуле, предложенной Р.Хартли (см. учебник 10-го класса, глава 1, §1.5)

где N - количество равновероятных состояний системы (сообщений о состоянии системы).

Уточнением этой формулы является формула К.Шеннона для измерения количества информации:

где p i - вероятность i-го сигнала из k возможных.

Используя различия в формулах количества информации К.Шеннона и энтропии Л.Больцмана (разные знаки), французский физик Л.Бриллюэн предложил рассматривать информацию как отрицательную энтропию систему, или негэнтропию. Так как энтропия является мерой неупорядоченности системы, то информация может быть соотнесена с мерой упорядоченности материальных систем.

Похожесть формул количества информации и энтропии привело к тому, что понятие энтропии, которое раньше применялось только для физических систем, стали применять и к системам другой природы, в которых более естественно говорить об информации.

Теория информации “переросла” рамки поставленных перед ней первоначально задач. Ее начали применять к более широкому кругу явлений. Увеличение количества информации стали связывать с повышением сложности системы, с ее прогрессивным развитием. Например, по данным некоторых исследований при переходе от атомного уровня к молекулярному количество информации увеличивается в 10 3 раз. Количество информации, относящейся к организму человека в 10 11 раз больше информации, содержащейся в одноклеточном организме.

Поскольку не всегда возможно заранее установить перечень всех состояний системы и вычислить их вероятности, то многие ситуации не укладываются в информационную модель К.Шеннона. Развивая теорию информации, Р.Эшби предложил перейти от рассмотрения информации как “снятой неопределенности” к ее толкованию как “снятой неразличимости”. Он считал, что информация есть там, где имеется разнообразие, неоднородность. Чем больше в некотором объекте отличных друг от друга элементов и взаимосвязей между ними, тем больше этот объект содержит информации.

Исходя из результатов исследований Н.Винера и К.Шеннона, Р.Эшби открыл закон, названный законом необходимого разнообразия , который так же, как и закон Шеннона для процессов связи, может быть общим для процессов управления .

Суть его заключается в следующем. Для управления состоянием кибернетической системы нужен регулятор, ограничивающий разнообразие возмущений, которые могут разрушить систему. При этом регулятор допускает такое их разнообразие, которое необходимо и полезно для системы.

В формульном виде этот закон может быть выражен так:

Р р = Р в / Р с,

где Р р - количество разнообразий регулятора,

Р в - количество разнообразий возмущений,

Р с - допустимое разнообразие системы.

В логарифмической форме этот закон имеет вид:

log Р р = log Р в / Р с или log Р р = log Р в - log Р с.

Если рассматривать логарифмы разнообразия как информационные содержания систем, то получим, что:

I в = I р + I с.

Из этой формулы следует, что для сохранения системы сумма информационных состояний системы и регулятора должна быть равной информационному содержанию внешних возмущений.

Регулирование, возмущения - это термины, связанные с процессом управления. Поэтому закон необходимого разнообразия является одним из основных в кибернетике - науке об управлении.

Итак, понятие информации в теории информации первоначально рассматривалось применительно только к процессам связи, затем использовалось для характеристики сложности и упорядоченности материальных систем, а затем применительно к управлению системами различной природы.

РАСШИРЬ СВОЙ КРУГОЗОР

В предыдущем параграфе было отмечено, что одной из важнейших целей управления является создание и поддержания в стабильном состоянии самой системы. Естественно перенести эту цель на самоуправляемые системы. Может ли она быть реализована в процессе самоуправления.

В более общем виде можно задать вопрос: может ли система, находящаяся в хаотическом состоянии самоупорядочиться? С учетом того, что весь мир есть в какой-то степени есть система этот вопрос имеет поистине вселенское значение.

На первый взгляд кажется невероятным, чтобы так просто, из случайной смеси каких либо элементов, вдруг, сами собой без вмешательства внешней организующей силы возникли сложные высокоупорядоченные структуры. По этому поводу один из персонажей трактата Цицерона «О природе богов» - стоик Бальб восклицает «Не понимаю, почему человеку, который считает, что так может произойти, не поверить также, что если изготовить из золота или какого-либо другого материала в огромном количестве двадцать одну букву, а затем бросить эти буквы на землю, то из них сразу получатся «Анналы» Эннея, так что их сразу можно будет и прочитать».

Для смеси индеферентных тел, которая имелась в виду это действительно справедливо. Однако в предоставленной самой себе совокупности, элементы которой небезразличны друг к другу, постепенно самопроизвольно возникают структуры, все более оптимальные с точки зрения действующих в них объективных правил межэлементного взаимодействия. Иными словами, она склонна к самоупорядочиванию, к самоорганизации.

«Перво-наперво возник хаос...» - это положение является древнейшим космологическим постулатом, который в равной степени присущ как мифологии, так и самым современным научным концепциям. Из газопылевых туманностей образуются планетные системы. Бесформенные протоплазменные сгустки дают начало высокоупорядоченным организмам. Миру присуще движение от изначальной бесформенности к обретению формы, от хаоса к порядку. Здесь, правда возникает тонкий вопрос – в течение какого времени это может произойти? Если, например, время возникновения упорядоченной Вселенной из хаоса больше ее возраста, то в этом можно увидеть скорее отрицание, чем подтверждение идеи самоорганизации. На сегодняшний день можно констатировать, что идея самоорганизации, составляющая ядро новой научной дисциплины – синергетики, - чрезвычайно популярна, поскольку во-многом позволяет сохранить традиционную естественно – научную картину мира.

Проблема возникновения порядка из хаоса, дилемма принудительной организации посредством внешнего организующего начала, с одной стороны, и естественной самоорганизации, с другой, тесно связана с вопросами самодостаточности материального мира.

«Неужели же какому-нибудь здравомыслящему человеку может показаться, что все это расположение звезд, эту чудесную красоту неба могли произвести туда и сюда мечущиеся по воле слепого случая тельца. Или же какая-то другая природа, лишенная ума и разума смогла это произвести? да ведь даже для того, чтобы это понять, какого это, требуется величайший ум, и тем более – для того чтобы создать» - говорил уже упомянутый Бальб.

Ответ на этот вопрос упирается в наше мировоззрение.

В пользу идеи о самоорганизации материи (как, впрочем, и в ее отрицание) можно привести множество примеров.

Наглядно процесс самоорганизации можно продемонстрировать с помощью так называемых «клеточных автоматов», наиболее известным примером которых является игра «Жизнь».

Рассмотрим следующую игру.

Представим себе поле, разбитое на клетки. Для простоты возьмем поле небольшого размера, например 5х5 клеток. Предположим, что каждая клетка может находиться в одном из двух состояний: быть закрашенной или нет.

Пусть в начальный момент времени половина клеток была закрашена, причем эти клетка случайным образом распределены по всему полю (рис..)

Предположим далее, что в следующий момент времени какая-либо клетка изменит свое состояние на противоположное, если в ее непосредственном окружении среди соседних клеток, составляют клетки альтернативного типа и, напротив, она остается такой же какой и была, если в ее окружении преобладают, или даже не составляют меньшинства, клетки одноименного с ней типа. Повторяя этот процесс снова и снова можно приди к некоторой структуре, которая уже не будет подвергаться дальнейшим изменениям. В данном примере, это уже происходит в четвертом «поколении» клеток.

Причина этого заключается в том, что клетки в ходе игры «информируют» друг друга о своем состоянии и реагируют на нее в соответствие с установленными правилами.

В связи с эти возникает чрезвычайно важный вопрос. Предопределен ли исход самоорганизующегося процесса и можно ли в принципе предугадать итоговый результат?

В самоорганизующихся, особенно на ранних этапах эволюции возникают двусмысленные ситуации или как говорят «точки бифуркации» от которых развитие может пойти в различных направлениях в зависимости от случайных факторов (более подробно о точках бифуркации будет рассказано в следующем параграфе).

Например, в приведенной выше модели из закрашенных и не закрашенных клеток можно выделить объективную закономерность – разноименные клетки «притягиваются» друг к другу. Однако, даже несмотря на объективный характер этой закономерности в каждый конкретный момент времени существует альтернатива притяжения клеток А и В или скажем клеток А и С. В результате образуется либо устойчивая пара АВ, либо устойчивая пара АС, что в свою очередь может привести развитию системы по двум непересекающимся линиям.

В этом плане поучительным является анализ многих исторических событий: являются ли они исторически неизбежными или определяются действиями случайных (или целенаправленных) сил, приложенных к системе в точке бифуркации.

Как правило, «исторически неизбежные» события всегда имеют альтернативу и какая из них осуществиться - во многом дело случая или личностного фактора. Человек с волевыми качествами может самым решительным образом влиять на дальнейшее развитие системы, независимо от имеющихся в его распоряжении средств, если его усилия будут приложены в данном месте и в данное время.

§6

^ Информационные процессы

в естественных и искусственных

системах

• 
  Существуют три основных типа информационных процессов: хране­ние информации, передача информации, обработка информации.
• 
  Человек хранит информацию в собственной памяти и на внешних но­сителях: бумаге, компьютерных дисках и пр.
• 
  Процесс передачи информации протекает от источника к приемнику по информационным каналам.
• 
  Процесс обработки информации связан с получением новой информа­ции, изменением формы или структуры имеющейся информации, по­иском данных в информационном массиве.

^ Естественные и искусственные системы

Вернемся к вопросу о связях, существующих между элементами систем. Когда это дом или машина, всё понятно. Кирпичи связаны цементным рас­твором, 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 систе­мы - 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 тор­говли, система образования, система здравоохранения, система водоснаб­жения, 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 энергетичес­кие процессы, например фотосинтез, превращающий солнечную энергию в энергию жизни растений. Благодаря генетическим связям сохраняются и продолжаются виды животных и растений. Эти связи заключаются в опре­деленной структуре молекул ДНК, входящих в состав клеток организма. Можно говорить о климатических связях - они объединяют систему жи­вотного и растительного мира в определенной части планеты. Все перечис­ленные 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, жу­равли 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 кйк 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 опреде­ленные 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: националь­ные 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 систе­мы к другому. Но можно ли утверждать, что два других вида информаци­онных процессов - хранение и обработка информации - необязательны для таких систем?

Передача информации невозможна без ее хранения: откуда-то информа­ция должна браться при отправлении и куда-то помещаться при получении. Возьмем для примера наиболее близкую для вас социальную систему - сис­тему образования. Основной вид связи между двумя типами ее элементов - учителями и учениками - заключается в процессе передачи знаний от учи­телей 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 распоряже­ния, планы, отчеты, нормативные документы), хранение информации (хранится документация, различные статистические данные), обработка информации (составление той же документации, статистической информа­ции 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 и передаче информации. Где же здесь хранение и обработка? На рис. 2.2 схематически показан процесс осуществления передачи и приема SMS-co-общения посредством сотовой связи.

Хранение исходного текста

Набор текста на клавиатуре с отражением на экране телефона и сохранение в его памяти

Прием сигнале аппаратом адресата. Перевод во внутренний код

Из этой схемы видно, что в процессе работы системы сотовой связи про­исходит хранение, передача и обработка информации. Аналогично можно шисать работу других вышеназванных технических систем, в которых

^ 1еют место все три вида информационных процессов.

Системы управления

Из базового курса информатики вам известно, что изучением процессов управления занимается наука ки-фнетика. Начало кибернетике положил американский ученый Норберт Винер своей книгой «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине», вышедшей 1948 году.
" ль

Г

t

Норберт Винер (1894-1964), США
Под управлением понимается планомерное воздействие на некото­рый 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. Кибернетичес­кая модель управления приведена на рис. 2.3.
Прямая связь

Управляющая система

Объект управления

Обратная связь Рис. 2.3. Кибернетическая модель процесса управления

Управляющей системой может быть человек (шофер, дирижер оркест­ра, 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 пред­приятия).

Взаимодействие, существующее между двумя этими подсистемами в процессе управления, кибернетика рассматривает как информационную связь. По линии прямой связи передаются команды управления от управ­ляющей системы к объекту управления. По линии обратной связи - ин­формация о состоянии объекта управления, о его реакции на управляю­щее воздействие, а также о состоянии окружающей среды, которая тоже может влиять на процесс управления. Схема на рис. 2.3 оказывается уни­версальной для всех типов систем, как искусственных, так и естествен­ных, где происходит управление.

Все компоненты системы управления имеются в организмах животно­го и человека. Мозг - управляющая система, органы движения - объек­ты управления, нервная система - каналы информационной связи.

В системах управления осуществляется передача информации, а также ее хранение и обработка. Хранить и обрабатывать информацию приходит­ся как управляющей системе, так и объектам управления (ученик, сол­дат, 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 собствен­ному программированию, то ее можно назвать самоуправляемой систе­мой. Элементы самоуправления присущи представителям животного мира. В наибольшей степени способностью к самоуправлению обладает человек.

^ Система основных понятий

Информационные процессы в системах
Естественные системы		Искусственные системы
Неживой природы	Живой природы	Технические	Общественные
Материальные связи	Материальные связи + информационные связи
	Процессы осуществления информационных связей
	Хранение информации	Передача информации	Обработка информации
	Управление - сложный информационный процесс, включающий в себя хранение, передачу и обработку информации

^ Вопросы и задания
Какие системы называются естественными системами, искусственными сис­темами? Приведите примеры тех и других.

1. 
   Приведите примеры материальных и информационных связей в естествен­ных системах.
2. 
   Что такое общественные системы?
3. 
   Приведите примеры материальных и информационных связей в обществен­ных системах.

5. Исследуйте школу, в которой вы учитесь, как систему:
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?

1. 
   Что такое система управления? Из каких компонентов она состоит? Какие типы связи действуют в этой системе?
2. 
   Что такое самоуправляемая система? Приведите примеры.
3. 
   Рассмотрите езду на автомобиле как систему управления. Выделите все ки­бернетические компоненты в этой системе.
4. 
   Может ли существовать система управления без линии обратной связи? К ка­ким последствиям это может привести? (Рассмотрите на примере управления автомобилем.)
5. 
   Рассмотрите школьный урок как систему управления. Опишите все киберне­тические компоненты этой системы. Обратите внимание на множественность различных механизмов прямой и обратной связи.

Хранение информации

Из базового курса вам известно:

Человек хранит информацию в собственной памяти, а также в виде за­писей на различных внешних (по отношению к человеку) носителях: на камне, папирусе, бумаге, магнитных и оптических носителях и пр. Благодаря таким записям, информация передается не только в про­странстве (от человека к человеку), но и во времени - из поколения в поколение.

Рассмотрим способы хранения информации более подробно.

Информация может храниться в различных видах: в виде записанных текстов, рисунков, схем, чертежей; фотографий, звукозаписей, кино- или видеозаписей. В каждом случае применяются свои носители.
Носитель - это материальная среда, используемая для записи и хра­нения информации.

Практически носителем информации может быть любой материальный объект. Информацию можно сохранять на камне, дереве, стекле, ткани, песке, теле человека и т. д. Здесь мы не станем обсуждать различные исто­рические и экзотические варианты носителей. Ограничимся современны­ми средствами хранения информации, имеющими массовое применение.

^ Использование бумажных носителей информации

Носителем, имеющим наиболее массовое употребление, до сих пор остается бумага. Изобретенная во II веке н. э. в Китае, бумага служит лю­дям уже 19 столетий.

Для сопоставления объемов информации на разных носителях будем пользоваться единицей - байтом, считая, что один знак текста «весит» 1 байт. Нетрудно подсчитать информационный объем книги, содержащей 300 страниц с размером текста на странице примерно 2000 символов. Текст такой книги имеет объем примерно 600 000 байтов, или 586 Кб. Средняя школьная библиотека, фонд которой составляют 5000 томов, имеет инфор­мационный объем приблизительно 2861 Мб = 2,8 Гб.

Что касается долговечности хранения доку­ментов, книг и прочей бумажной продукции, то *~~-~ГТЪ£^ ц. "^"Ч

она очень сильно зависит от качества бумаги, кра­сителей, используемых при записи текста, усло­вий хранения. Интересно, что до середины XIX века (с этого времени для производства бумаги на­чали использовать древесину) бумага делалась из хлопка и текстильных отходов - тряпья. Черни­

t

лами служили натуральные красители. Качество рукописных докумен­тов того времени было довольно высоким, и они могли храниться тысячи лет. С переходом на древесную основу, с распространением машинописи и средств копирования, с началом использования синтетических красите­лей срок хранения печатных документов снизился до 200-300 лет.

■ it

На первых компьютерах бумажные носители ис­пользовались для цифрового представления вводимых данных. Это были перфокарты: картонные карточки с отверстиями, хранящие двоичный код вводимой ин­формации. На некоторых типах ЭВМ для тех же целей применялась перфорированная бумажная лента.

Вопросы и задания:
1) Приведите примеры материальных и информационных связей в естественных системах.
Примеры материальных связей в естественных системах: физические силы (сила всемирного тяготения), энергетические процессы (фотосинтез), генетические связи (молекула ДНК), климатические связи (климат).
Примеры информационных связей в естественных системах: звуки и сигналы, которые издают животные для общения друг с другом.
2) Приведите примеры материальных и информационных связей в общественных системах.
Примеры материальных связей в общественных системах: техника (компьютер), строительные сооружения (мост через Волгу), энергосистемы (линии электропередач), искусственные материалы (пластмасса).
Примеры информационных связей в общественных системах: информационный обмен в коллективе, правила поведения.
3) Что такое самоуправляемая система? Приведите примеры.
Самоуправляемая система - управляющая система, способная к собственному программированию.
Примеры самоуправляемых систем: беспилотный летательный аппарат, марсоход.

Понятие системы

Понятие системы
Система - это сложный объект, состоящий из взаимосвязанных частей (элементов) и существующий как единое целое. Всякая система имеет определенное назначение (функцию, цель).
Первое главное свойство системы - целесообразность. Это назначение системы, главная функция, которую она выполняет.

Структура системы.
Структура - это порядок связей между элементами системы.
Всякая система обладает определенным элементным составом и структурой. Свойства системы зависят и от того, и от другого. Даже при одинаковом составе системы с разной структурой обладают разными свойствами, могут иметь разное назначение.
Второе главное свойство системы - целостность. Нарушение элементного состава или структуры ведет к частичной или полной утрате целесообразности системы.

Системный эффект
Сущность системного эффекта: всякой системе свойственны новые качества, не присущие ее составным частям.

Системы и подсистемы
Систему, входящую в состав какой-либо другой, более крупной системы, называют подсистемой.
Системный подход - основа научной методологии: необходимость учета всех существенных системных связей объекта изучения или воздействия.

Вопросы и задания:
1. Выделите подсистемы в следующих объектах, рассматриваемых в качестве систем: костюм, автомобиль, компьютер, городская телефонная сеть, школа, армия, государство.
Костюм=>брюки=>штанины=>пуговицы=>нитки. Костюм=>пиджак=>рукава=>пуговицы=>нитки.
Автомобиль=>двигатель=>трансмиссия=>системы управления=>ходовая часть=>электрооборудование=>несущая конструкция.
Компьютер=>системный блок=>оперативная память=>электронные схемы=>жесткий диск.
Городская телефонная сеть=>автоматическая телефонная станция=>соединительные узлы=>абонентская аппаратура.
Школа=>администрация=>персонал=>преподаватели=>учащиеся.
Армия=>главнокомандующий=>деление на войска=>рядовой=>автомат.
Государство=>президент=>министры=>народ.
2. Удаление каких элементов из вышеназванных систем приведет к потере системного эффекта, т.е. к невозможности выполнения их основного назначения? Попробуйте выделить существенные и несущественные элементы этих систем с позиции системного эффекта.
Костюм: существенный элемент - нитки; несущественный элемент - пуговицы.
Автомобиль: все элементы являются существенными.
Компьютер: все элементы являются существенными.
Городская телефонная сеть: все элементы являются существенными.
Школа: все элементы являются существенными.
Армия: существенные элементы - главнокомандующий, рядовой, автомат; несущественный элемент - деление на войска.
Государство: все элементы являются существенными.

Определённым образом при его создании.

Для самопрограммируемых систем характерно самоуправление более высокого уровня, при котором возможна изменяемость целей - то есть некая свобода воли . Саморегуляция связана со свободой и самостоятельностью, самопрограммируемость связывают с сознательностью и целенаправленностью.

Самоуправление может быть не полным, означая лишь наличие механизмов управления (обратных связей) в самой системе.

Социальный аспект

Термин самоуправление в первую очередь используется в социальном контексте

• в глобальной системе - через информацию .

В небольшой группе людей самоуправление может реализовываться самоорганизующейся командой.

Самоуправление на предприятии

Идею самоуправляющегося трудового коллектива, в основе которой лежала демократизация принятия решений, предложил и успешно применил Антон Семёнович Макаренко , создав в 1920-х годах Машиностроительный завод «ФЭД» , а также использовал Питер Друкер в начале 1950-х. Внедрение подобного самоуправления является шагом к децентрализации системы принятия решений.

Мера самоуправления

В случае, если объект реагирует на информацию извне, то при помощи генерирования подобной информации и знания его внутреннего устройства можно обрести некую власть над ним, при этом не представляется возможным без учёта субъективных факторов отделить взаимодействие от манипуляции или управления объектом.

Сложные самоуправляемые системы со стремлением сохранять собственную устойчивость могут достигать состояния гомеостаза .

Примеры самоуправляемых систем

Примечания

См. также

ru:Самоуправление

Wikimedia Foundation . 2010 .

Синонимы :

Смотреть что такое "Самоуправление" в других словарях:

Самоуправление … Орфографический словарь-справочник

При исследовании генезиса и семантической эволюции нау чных, общественно политических и технических терминов необходимо сочетать историко морфологический анализ слов с культурно историческим изучением самих соответствующих предметов, явлений или… … История слов

Управление делами территориальной общности, организации или коллектива, самостоятельно осуществляемое их членами либо через выборные органы, либо непосредственно. По английски: Self management Синонимы: Общественное самоуправление См. также:… … Финансовый словарь

Автономия, республика; автокефалия, самостоятельность, суверенитет, гомруль, самоволие, суверенность, независимость. Ant. зависимость Словарь русских синонимов. самоуправление см. независимость Словарь синонимов русского я … Словарь синонимов

- (self government) Термин относится как к отдельному человеку, так и к группе лиц или к организации. Самостоятельная личность – это в сущности тот, кто в состоянии действовать по собственному усмотрению. Самостоятельная организация – та, которая в … Политология. Словарь.

САМОУПРАВЛЕНИЕ, самостоятельность какой либо организованной социальной общности в управлении собственными делами. Самоуправление административно территориальной единицей местное самоуправление. Осуществляется через различные формы прямого… … Современная энциклопедия

Самостоятельность какой либо организованной социальной общности в управлении собственными делами. Самоуправление административно территориальных единиц местное самоуправление … Большой Энциклопедический словарь

САМОУПРАВЛЕНИЕ, самоуправления, ср. (Право). 1. Узаконенный порядок, по которому какие нибудь общественные учреждения осуществляют через свои выборные органы некоторые функции центральной власти. Местное самоуправление. Земское самоуправление… … Толковый словарь Ушакова

Институт государственного права. термин С.(Selbstverwaltung; по франц. нет соответственного слова) на континентеЕвропы довольно нового происхождения (в Германии с 1850 х гг., в Россиис 1860 х гг.) и представляет перевод англ. selfgovernment; как… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

Самоуправление - САМОУПРАВЛЕНИЕ, самостоятельность какой–либо организованной социальной общности в управлении собственными делами. Самоуправление административно–территориальной единицей местное самоуправление. Осуществляется через различные формы прямого… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Книги

• Самоуправление в системе публичного управления в России. Синергетический подход. Монография , Волох Олег Владимирович, Безвиконная Елена Владимировна. Рассмотрена самоорганизация как способ регулирования системы публичного управления. Проанализирована конкретно-историческая модель самоуправления в России на примере Земской реформы 60-х…