Краткое содержание: Параграф § 3 / Информатика 10 класс

Системы и их разнообразие

Окружающий мир представляет собой совокупность разнообразных объектов (явлений, процессов, предметов), которые являются сложными системами, состоящими из взаимосвязанных частей, функционирующих как единое целое. Каждая система обладает уникальным составом (элементами) и структурой (способом их объединения). Представление системы в виде графа упрощает её описание. Интеграция отдельных элементов приводит к возникновению системного эффекта, то есть новых свойств, не присущих ни одной из составляющих частей.

• Системы делятся на естественные (природные) и искусственные (созданные человеком), которые, в свою очередь, могут быть техническими или общественными.
• Природные системы состоят из материальных элементов, а искусственные — из материальных (например, транспортная система) или информационных (например, сеть избирательных комиссий, представленная в учебнике в виде иерархического графа).

Материальные и информационные связи

В материальных системах существуют материальные связи (обмен физическими элементами, энергией). Помимо этого, системы содержат информационные связи, заключающиеся в передаче, обмене, хранении и обработке информации между элементами системы. Это и есть информационные процессы, которые происходят как в природных, так и в технических системах:

• В природном мире: примеры включают ориентирование цветков растений по солнцу (обмен информацией о положении солнца), передачу информации о занятости территории животными через пахучие метки, или использование трелей соловья для привлечения самок.
• В технических системах: примеры включают автоматическое устройство (термостат), которое собирает информацию о температуре и в зависимости от заданного режима включает/выключает отопление, или автопилот, управляющий самолётом по заданной программе.

Системы управления и кибернетика

Ценность информации проявляется в её способности обеспечивать достижение целей. Управление — это целенаправленное воздействие на объект для организации его функционирования по заданному алгоритму или программе. Наука, изучающая процессы управления в живых и неживых системах, называется кибернетикой.

Кибернетическая модель управления

С точки зрения кибернетики, процесс управления основан на информационном взаимодействии между управляющим объектом и объектом управления. Это взаимодействие реализуется через два типа связей:

• Прямая связь: передача информации от управляющего объекта к объекту управления (собственно, команда управления).
• Обратная связь: передача информации о текущем состоянии объекта управления обратно управляющему объекту. Назначение обратной связи — корректировать управляющие воздействия в зависимости от состояния объекта. Примеры обратной связи в быту: индикатор температуры на утюге, человеческий мозг, получающий информацию от органов чувств.

Классификация систем управления

Все системы управления делятся на:

• Неавтоматические: Человек выполняет управление самостоятельно.
• Автоматизированные системы управления (АСУ): Человек принимает решение, но обработка информации и реализация решения автоматизированы. Человек сохраняет контроль.
• Системы автоматического управления (САУ): Управление полностью автоматизировано, все операции выполняются по заранее подготовленным программам без непосредственного участия человека.

В кибернетических системах все компоненты (управляющий объект, объект управления, информационные каналы) образуют единое целое, что позволяет рассматривать их как самоуправляемые системы (кибернетические системы управления).

В целом, информационные связи в системах любой природы — это передача, обмен, хранение и обработка информации между элементами системы, являющиеся основой информационных процессов. А система — это сложный объект из взаимосвязанных частей, функционирующий как единое целое.

Сложность объектов и системный подход

Сложные объекты требуют системного подхода для их исследования. Этот подход подразумевает рассмотрение объекта как элемента, связанного с множеством других, что позволяет оценить ситуацию с разных точек зрения и выбрать наиболее эффективные решения. Степень детализации описания системы зависит от цели, поэтому объект может рассматриваться как система, подсистема, или как простой элемент, входящий в другую систему.

Важным понятием является эмерджентность (системный эффект), когда свойства системы в целом не сводятся к сумме свойств её элементов.