Системология — наука о системах. С позиции этой науки системный аналитик исследует объект моделирования и создает его информационную модель. Познакомимся с основными понятиями системологии.

Что такое система и структура. Наш мир наполнен многообразием различных объектов. Нередко мы употребляем понятия» простой объект», «сложный объект». А размышляли ли вы о том, в чем разница между простым и сложным? На первый взгляд возникает такой очевидный ответ: сложный предмет состоит из множества простых. И чем больше в нем таких .деталей, тем предмет сложнее. Например, кирпич — это простой предмет, а здание, построенное из кирпичей — это сложный объект. Или еще: винтик, колесо, трубка и другие детали автомобиля — это простые предметы, а сам автомобиль,  Как бы много ни было кирпичей в куче, ее нельзя назвать системой, потому что в ней нет единства, целесообразности. А жилой дом имеет вполне конкретное назначение — в нем можно жить. В кладке дома кирпичи определенным образом взаимосвязаны в соответствии с конструкцией. Конечно, В конструкции дома кроме кирпичей имеется много других деталей (доски, балки, окна и пр.), все они нужным образом соединены и образуют единое целое — дом.

Вот другой пример: множество велосипедных деталей и собранный из них велосипед. Велосипед — это система. Его назначение — перевозка велосипедиста.

Всякая система определяется не только составом своих частей, но также порядком и способом объединения этих частей в единое целое. Все части (элементы) системы находятся в определенных отношениях или связях друг с другом. Здесь мы выходим на следующее важнейшее понятие системологии — понятие структуры.

Структура — это совокупность связей между элементами системы.

Можно еще сказать так: структура — это внутренняя организация системы. Из тех же самых кирпичей и других деталей кроме жилого дома можно построить гараж, столовую, магазин. Все эти сооружения строятся из одних и тех же элементов, но имеют разную конструкцию в соответствии с назначением здания. Применяя язык системологии, можно сказать, что они различаются структурой.

Кто из вас не увлекался детскими конструкторами: строительными, электрическими, радиотехническими и другими? Все детские конструкторы устроены по одному принципу:

имеется множество типовых деталей, из которых можно собирать различные изделия. Эти изделия различаются порядком соединения деталей, то есть структурой.

Из всего сказанного можно сделать вывод: всякая система обладает определенным элементным составом и структурой. Свойства системы зависят от того и от другого. Даже при одинаковом составе, системы с разной структурой обладают разными свойствами, могут иметь разное назначение.

С зависимостью свойств различных систем от их структуры вам приходилось и еще предстоит встретиться в разных  школьных дисциплинах. Например, известно, что графит и алмаз состоят из молекул одного и того же химического вещества — углерода. Но в алмазе молекулы углерода образуют кристаллическую структуру, а у графита структура совсем другая — слоистая. В результате алмаз — самое твердое в природе вещество, а графит мягкий, из него делают грифели для карандашей.

 В химии известно явление, которое называется изомерией. Вещества, состоящие из молекул одинакового атомарного состава, но различающиеся структурой молекул, обладают разными свойствами. Еще пример из физики: все радиосистемы состоят из одинаковых деталей (резисторов, конденсаторов, трансформаторов и пр.); разная структура соединения этих деталей придает разные свойства всей системе (мощность, частотные характеристики, дальность приема-передачи и т. д.).

Рассмотрим пример общественной системы. Общественными системами называют различные объединения (коллективы) людей: семья, производственный коллектив, коллектив школы, бригада, батальон и т. п. Связи в таких системах это отношения между людьми, например, отношения подчиненности. Множество таких связей образуют структуру общественной системы.

Вот простейший пример. Имеются две строительные бригады, состоящие из семи человек. В первой бригаде один бригадир, два его заместителя и по два рабочих в подчинении у каждого Заместителя. Во второй бригаде — один бригадир и шестеро рабочих, которые подчиняются непосредственно бригадиру (см. рисунок).

 На рисунках схематически представлены структуры управления в двух данных бригадах. Первая структура называется вертикальной, вторая — горизонтальной. Таким образом, две эти бригады — это примеры двух производственных (социальных) систем с одинаковым составом (по 7 человек), но разной структурой.

Различие в структуре бригад неизбежно отразится на эффективности их работы, на производительности. Нетрудно понять, что производительность второй бригады будет выше первой, поскольку во второй больше работающих людей (меньше управляющих). При небольшом числе людей эффективнее оказывается горизонтальная структура управления. Но если в бригаде двадцать или тридцать человек, то тогда одному бригадиру трудно управлять работой такого коллектива. В таком случае разумно ввести должности заместителей, то есть использовать вертикальную структуру управления.

Если некоторые элементы объединить в систему, то она будет обладать новыми качествами, которыми не обладали ее составные части. Например, отдельные детали велосипеда: рама, руль, колеса, педали, сиденье не обладают способностью к езде. Но вот эти детали соединили определенным образом, создав систему под названием *велосипед , которая приобрела новое качество — способность к езде или возможность служить транспортным средством. Этим свойством не обладала ни одна из деталей в отдельности. То же самое можно показать на примере самолета: ни одна часть самолета в отдельности не обладает способностью летать; но собранный из них самолет (система) - летающее устройство. Еще пример: социальная система — строительная бригада. Один рабочий, владеющий одной специальностью (каменщик, сварщик, плотник, крановщик и пр.), не может построить многоэтажный дом, но вся бригада вместе справляется с этой работой.

Появление нового качества у системы называется системным эффектом. Это же свойство выражается фразой:

«Целое больше суммы своих частей».

О системах м подсистемах. В качестве еще одного примера системы рассмотрим объект, с которым вы часто имеете дело на уроках информатики — персональный компьютер (ПК).

Самое поверхностное описание ПК такое: это система, элементами которой являются системный блок, клавиатура, монитор, принтер, мышь. Можно ли назвать их простыми элементами? Конечно, нет! Каждая из этих частей — это тоже система, состоящая из множества взаимосвязанных элементов. Из базового курса информатики вам известно, что в состав системного блока входят: центральный процессор, оперативная память, накопители на жестких и гибких магнитных дисках, СD-RОМ, контроллеры внешних устройств и пр. В свою очередь, каждое из этих устройств — сложная система. Например, центральный процессор состоит из арифметико-лотического устройства, устройства управления, регистров. Так можно продолжать и дальше, все более углубляясь в подробности устройства компьютера.

Систему, входящую в состав какой-то другой, более крупной системы, называют подсистемой.

Из данного определения следует, что системный блок является подсистемой персонального компьютера, а процессор — подсистемой системного блока.

А можно ли сказать, что какая-то простейшая деталь компьютера, например, гайка системой не является? Все зависит от точки зрения. В устройстве компьютера гайка — простая деталь, поскольку на более мелкие части она не разбирается. Но с точки зрения строения вещества, из которого сделана гайка, это не так. Металл состоит из молекул, образующих кристаллическую структуру, молекулы — из атомов, атомы — из ядра и электронов. Чем глубже наука проникает в вещество, тем больше убеждается, что нет абсолютно простых объектов. Даже частицы атома, которые называют элементарными, например электроны, тоже оказались непростыми.

Любой реальный объект бесконечно сложен. Описание его состава и структуры всегда носит модельный характер, то есть является приближенным. Степень подробности такого описания зависит от его назначения. Одна и та же часть системы в одних случаях может рассматриваться как ее простой элемент, в других — как подсистема, имеющая свой состав и структуру.

О системах в науке и системном подходе. Основной смысл исследовательской работы ученого чаще всего заключается в поиске системы в предмете его исследования. Задача всякой науки — найти системные закономерности в тех объектах и процессах, которые она изучает.

давайте вспомним, где в школьных предметах вам встречалось понятие системы. В ХУI веке Николай Коперник описал устройство Солнечной системы: Земля и другие планеты вращаются вокруг Солнца; связаны они в единое целое силами притяжения.

Очень много систематизацией своих знаний занимаются биологи. В ХУIII веке шведский ученый Карл Линней написал книгу под названием «Системы природы*<. Он сделал первую удачную попытку классифицировать все известные виды животных и растений, а самое главное, показал взаимосвязь — зависимость одних видов от других. Вся живая природа предстала как единая большая система. Но она, в свою очередь, состоит из системы растений, системы животных, то есть подсистем. А среди животных есть птицы, звери, насекомые и т. д. Все это тоже системы.

Русский ученый Владимир Иванович Верна дский в 20-х годах ХХ века создал учение о биосфере. Под биосферой он понимал систему, включающую в себя весь растительный и животный мир Земли, человечество, а также их среду обитания: атмосферу, поверхность Земли, мировой океан, разрабатываемые человеком недра (все это названо активной оболочкой Земли). Все подсистемы биосферы связаны между собой и зависят друг от друга. Вернадскому же принадлежит идея о зависимости состояния биосферы от космических процессов, иначе говоря, биосфера является подсистемой более крупных, космических систем.

Если человек хочет быть хорошим специалистом в своем деле, он обязательно должен обладать системным мышлением, к любой работе проявлять системный подход. Сущность системного подхода в профессиональной деятельности можно выразить так:

необходимо учитывать все существенные системные

связи того объекта, с которым работаешь.

Очень чувствительным для всех нас примером необходимости системного подхода является работа врача. Взявшись лечить какую-то болезнь, какой-то орган, врач не должен забывать о взаимосвязи этого органа со всем организмом человека, чтобы не получилось, как в поговорке, одно лечим, другое калечим». Человеческий организм — очень сложная система, поэтому от врача требуются большие знания и осторожность.

Еще один пример — экология. Слово экология происходит от греческих слов «экос», что значит «дом» и «логос» «учение». Эта наука учит людей относиться к окружающей их природе как к собственному дому. Самой важной задачей экологии сегодня стала защита природы от разрушительных последствий человеческой деятельности (использования природных ресурсов, выбросов промышленных отходов и пр.). Со временем люди все больше вмешиваются в природные процессы. Некоторые вмешательства не опасны, но есть такие, которые могут привести к катастрофе.

Экология пользуется понятием * экологическая система*. Это человек с плодами его деятельности (города, транспорт, заводы и пр.) и естественная природа. В идеале в этой системе должно существовать динамическое равновесие, то есть те разрушения, которые человек неизбежно производит в природе, должны компенсироваться естественными природными процессами или самим человеком. Например, люди, машины, заводы сжигают кислород, а растения его выделяют. для равновесия надо, чтобы кислорода выделялось не меньше, чем сжигалось. И если равновесие будет нарушено, то в конце концов наступит катастрофа в масштабах Земли.

В ХХ веке экологическая катастрофа произошла с Аральским морем в Средней Азии. Люди бездумно забирали для орошения полей воду из питающих его рек Амударья и Сырдарья. Количество испаряющейся воды превысило приток, и море стало пересыхать. Сейчас оно практически погибло, и жизнь на его бывших берегах ни для людей, ни для животных и растений стала невозможной. Вот вам пример отсутствия системного подхода! деятельность таких .преобразователей природы* очень опасна. В последнее время появилось понятие (<экологическая грамотность. Вмешиваясь в природу, нельзя быть узким специалистом: только нефтяником, только химиком и пр. Надо видеть в природе систему и прилагать усилия для того, чтобы не нарушать ее равновесия.

Коротко о главном

Система — сложный объект, состоящий из взаимосвязанных частей и существующий как единое целое.

Структура — определенный порядок объединения элементов, составляющих систему.

Системный эффект — появление новых функций или свойств у системы, которыми не обладает ни один из элементов, из которых состоит система.

Любой объект реального мира может быть рассмотрен как система.

Подсистема — это система, входящая в состав другой, более крупной системы.

Задача наук — описание системных закономерностей в природе и обществе.

Сущность системного подхода состоит в учете системных связей всякого объекта изучения или воздействия: данный объект является подсистемой других систем.

 Закрепление нового материала.

Вопросы и задания

1. Что такое система? Приведите примеры.

2. Что такое структура? Приведите примеры.

3. Приведите примеры систем, имеющих одинаковый состав (одинаковые элементы), но разную структуру.

4. В чем суть системного эффекта? Приведите примеры.

5. Что такое подсистема?

б. В чем состоит цель всякой науки с системной точки зрения?

7. Какие системные открытые в науке сделали Н. Коперник, К. Линией, В. И. Вернадский? Назовите имена других ученых и их открытия, имеющие системный характер.

8. Что такое системный подход ? Приведите примеры ситуаций, когда отсутствие системного подхода ведет к катастрофическим последствиям.

9. Выделите подсистемы в следующих объектах, рассматриваемых в качестве систем:

‘ костюм.