Среда. Вход и выход системы. «Черный ящик».

Всякая система представляет собой некоторый объект, который можно выделить из окружающей среды.

Система взаимодействует с окружающей средой: среда оказывает влияние на систему, а система — на среду. Воздействия среды на систему называютвходами (или входом) системы, а воздействия системы на среду — выходами (или выходом) системы.

Входы системы x_i - это различные точки приложения влияния (воздействия) внешней среды на систему. Т.е. входами системы м.б. информация, вещество, энергия, которые подлежат преобразованию.

Выходы системы y_i – это различные точки приложения влияния (воздействия) системы на внешнюю среду. Выход системы представляет собой результат преобразования информации, вещества и энергии.

Здесь «воздействие» понимается в самом широком смысле. Это могут быть материальные объек­ты, которыми обмениваются среда и система, физическое воз­действие, информация.

Например, а) автомат по продаже газет: на входе — монета, на выходе — газета; б) ручная мясорубка: на входе — мясо и вращение ручки, на выходе — фарш; в) сейф с кодовым замком: на входе — набор кода (информация), на выходе — доступ внутрь.

Для всякой системы можно перечислить множество входов и выходов, совсем не обязательно связанных с ее прямым на­значением. Например, система «ручные механические часы». Ее входы — это верньер для завода часов и для перевода стре­лок; но в то же время и пыль, грязь, вода, тряска, удары. Выходы — циферблат со стрелками, тиканье, вес, способ креп­ления на руке, способ изображения цифр на циферблате, точ­ность хода и т.д. Для большинства реальных систем список входов/выходов бесконечен.

Мы часто не знаем как данный объект устроен «внутри». Нам важно лишь знать, к каким результатам на выходе при­ведут определенные воздействия на входе системы. В таких случаях говорят, что система рассматривается как «черный ящик»,т.е. ее представляют такой моделью.

Представить некоторую систему в виде «черного ящика», это значит указать ее «входы» и «выходы». Такое описание позволяет целенаправ­ленноиспользовать данную систему. Например, всякие ин­струкции для пользователей сложной бытовой техники являются описаниями черного ящика. В них объясняется, что нужно сделать на входе (включить, нажать, повернуть и пр.), чтобы достичь определенного результата на выходе (постирать белье, получить фруктовый сок, выполнить вычисления и пр.). Однако, что при этом происходит «внутри» — не объясняется.

Для описания функционирования системы на формальном языке (математики, информатики) входы и выходы должны характеризоваться какими-то величинами. Чаще всего — это числовые величины, но могут быть и символьные.

Величины, характеризующие входы и выходы системы, называются параметрами. Например, в использованном выше примере с автоматом по продаже газет, в качестве входного параметра можно определить номинал монеты (например, 2 рубля). Но если учесть, что автомат сработает и при опускании в него любой металлической пластинки той же формы, размера и веса, что и двухрублевая монета, то в качестве входных пара­метров следует принять три числа: диаметр, толщину и вес пластинки.

Если входные и выходные параметры являются числовыми величинами, то на языке математики связь между ними может быть задана в виде функций(формулы). Например, входные параметры: х1, х₂; выходной — у. Связь между ними: у = F(x₁,x₂).

Ниже приведены еще «системные» понятия.

Состояние системы (статическая характеристика системы)– это вектор значений параметров, характеризующих систему в данный момент времени. Например:

C(t₁)= {P(t₁), L (t₁), S(t₁), N(t₁)…},

где P(t₁) – это мощность производства;

L (t₁) – количество рабочих;

S(t₁) – себестоимость;

N(t₁) – объем выпуска и т.д.

Система может иметь начальное, промежуточное и конечное состояние.

Поведение системы – это совокупность действий, изменений изучаемой системы и ее реакций на внешние воздействия: изменение, развитие, рост.