Система и окружающая среда бином. Внешняя среда и ее влияние на систему, прямые и косвенные факторы

Системы могут быть физическими и абстрактными. Физические системы состоят из изделий, оборудования, людей и т. п., абстрактные отличаются тем, что в них свойства объектов существуют только в уме исследователя, представляя собой символы. Выделяются также искусственные и естественные системы: искусственные системы созданы человеком, естественные существуют изначально, независимо от усилий человека.

Могут быть выделены технические, биологические и социальные системы: технические системы – это технические устройства (машины, приборы) или технологические процессы, основанные на применении тех или иных технических средств; биологические системы – организмы людей, животных и т. п.; социальные системы объединяют людей, в их функционировании человек играет активную роль.

Системы обладают некоторыми свойствами. Во-первых, большинство систем являются открытыми, т. е. обмениваются с окружающей их средой веществом, энергией, информацией. Во-вторых, многие системы обладают свойством адаптации, т. е. способностью реагировать на окружающую среду так, чтобы получать в результате благоприятные последствия для деятельности системы. И, в-третьих, ряд систем обладает таким свойством, при котором часть из выходов (результатов поведения) системы вновь воздействует на вход системы с тем, чтобы вызвать последующие выходы. Такие системы называются системами с обратной связью.

Искусственным системам присущи и некоторые особые свойства: совместимость или гармония, способность к оптимизации.

Система существует в некой окружающей среде. Эта среда во многом обусловливает поведение системы и ее особенности. Окружающая внешняя среда определяется как набор заключенных внутри конкретных пределов объектов, которые влияют на действие системы. Иными словами, окружающая среда есть совокупность всех объектов, изменение которых влияет на систему, а также тех объектов, чьи свойства меняются в результате поведения системы. Из определения окружающей среды следует, что любая система может быть разделена на подсистемы. Объекты, принадлежащие одной подсистеме, с успехом могут рассматриваться как часть окружающей среды другой системы.

4. Управляемые системы и их особенности

Системы, которые обладают свойством изменять свое поведение, переходить в разные состояния под влиянием различных управляющих воздействий, называются управляемыми системами. В управляемых системах всегда присутствуют орган, осуществляющий функции управления, т. е. субъект управления (управляющая часть), и объект управления (управляемая часть).

На каждую систему с помощью множества внешних воздействий оказывает влияние окружающая среда. Эти внешние воздействия называют входными величинами (входными переменными системы), а элементы системы, к которым приложены входные воздействия, – входами системы. При решении задач управления выделяют два типа входных величин: управляющие воздействияXи возмущающие воздействия М. К управляющим воздействиям относятся такие величины, значениями которых можно распоряжаться при управлении системой и изменять их с целью осуществления движения в желаемом направлении. Возмущающие воздействия оказывают влияние на движение, и их в процессе управления нельзя изменять, а надо учитывать при выработке управляющих воздействий.

Воздействие самой системы на окружающую среду характеризуется значениями ее выходных величин Y, совокупность которых позволяет субъекту управления оценивать соответствие полученных результатов целям управления. Выходные величины, как правило, изменяются с изменением входных величин. На результаты работы системы влияют и возмущения внутреннего характера, возникающие в самой системе. Внутреннее состояние системы можно охарактеризовать совокупностью значений т, определяющих ее поведение. Таким образом, для характеристики системы и ее поведения можно выявить три группы переменных:

1) входные переменные, или входные воздействия, X и М, представляющие сигналы, генерируемые во внешней среде и влияющие на поведение системы;

2) выходные переменные, или переменные, характеризующие реакцию системы У и позволяющие описать некоторые стороны поведения системы;

3) переменные состояния системы т, характеризующие динамическое поведение системы.

Понятия «организация» и «система» весьма близки. Объясняется это тем, что организация есть частный случай системы. Современная наука стремится представить организацию как систему, состоящую из взаимозависимых частей и переменных, и рассматривает организацию как социальную систему, входящую в состав более широкой системы общества. Организация представляет собой некоторую систему, в которой люди иерархически соединяются в общность для достижения поставленной цели.

Выделив некоторую систему из окружающей среды, мы как бы проводим вокруг нее замкнутую границу, за пределами которой остаются не вошедшие в систему объекты. Эти объекты оказывают влияние на систему. Сама система также оказывает влияние на окружающую среду. Поэтому говорят, что система и среда взаимодействуют между собой.

Рассмотрим в качестве системы ученический коллектив одного класса. Весь остальной коллектив школы будет относиться к среде этой системы.

Воздействия среды на систему называют входами системы, а воздействия системы на среду - выходами системы. На рис. 1.17 эти связи изображены стрелками.

Рис. 1.17

Для всякой системы можно перечислить множество входов и выходов.

Например, дерево можно выделить из окружающей среды как систему, состоящую из корня, ствола, веток и листьев (рис. 1.18).

Рис. 1.18

Входы этой системы - вода, солнечный свет, углекислый газ, минеральные вещества и т. д. Выходы - кислород, тень от кроны, древесина, молодые побеги и многое другое (рис. 1.19).

Рис. 1.19

Для большинства реальных систем список входов/выходов бесконечен.

Представить некоторую систему в виде черного ящика - это значит указать ее входы и выходы, а также зависимость между ними. Такое описание позволяет целенаправленно использовать 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.

Коротко о главном

Система и среда взаимодействуют между собой. Воздействия среды на систему называют входами системы, а воздействия системы на среду - выходами системы.

Очень часто человек не знает, как «внутри» устроена система, с которой он имеет дело. Человеку куда важнее знать, к каким результатам на выходе приведут определенные воздействия на входе системы. В таких случаях говорят, что система рассматривается как «черный ящик».

Представить некоторую систему в виде черного ящика, это значит указать ее входы и выходы, а также зависимость между ними. Такое описание позволяет целенаправленно использовать данную систему.

Вопросы и задания

1. Рассматривая объект «телевизор» как систему, выберите для нее из предложенного подходящие входы и выходы:
   • свет;
   • звук;
   • электромагнитные волны;
   • электроэнергия;
   • мускульная сила человека;
   • изображение;
   • цвет;
   • пыль;
   • грязь;
   • тепло;
   • холод;
   • регулятор громкости;
   • кнопка включения/выключения;
   • стоимость.
2. Укажите входы и выходы для системы «утюг».
3. Приведите свой пример взаимодействия системы и среды. Укажите входы и выходы системы.
4. Объясните смысл выражения «черный ящик». С какими «черными ящиками» человек сталкивается в быту?
5. Дайте описание систем «автомобиль», «урок», «магнитофон» как черных ящиков.
6. Некий «черный ящик» можно настроить на десять программ преобразования информации. В результате изучения его работы получены протоколы испытаний, описывающие входы и соответствующие им выходы системы. Необходимо определить тип входной информации (числовая, текстовая, символьная) и правило ее преобразования.

Состояние сложного, составного объекта определяется не только значениями его собственных признаков, но и состояниями объектов-частей. Например, автомобиль переходит в состояние торможения, когда нажата педаль тормоза.

Такой подход к описанию сложного объекта, при котором не просто называют его составные части, но и рассматривают их взаимодействие и взаимовлияние, принято называть системным подходом . При этом сложный объект называют системой , а его части – компонентами (элементами) системы.

Любой реальный объект бесконечно сложен. Поэтому его можно рассматривать как систему.

Различают материальные, нематериальные и смешанные системы. В свою очередь материальные системы разделяют на природные и технические (рис. 1.14.).

Материальные

Природные Технические

Рис. 1.14

Примеры природных систем вам хорошо известны: Солнечная система, растение, живой организм и прочее.

Технические системы создаются людьми. Примеры технических систем: автомобиль, компьютер, система вентиляции.

Примеры нематериальных систем: разговорный язык, математический язык, нотные записи.

Смешанные системы содержат в себе материальные и нематериальные компоненты. Среди них можно выделить так называемые социальные системы. Социальные системы образуют люди, объединённые одним занятием, интересами, целями, местом проживания и т. д. Примеры социальных систем: оркестр, футбольный клуб, население города.

Любая система определяется не только набором и признаками ее элементов, но также взаимосвязями между элементами. Одни и те же элементы, в зависимости от объединяющих их взаимосвязей, могут образовывать различные по своим свойствам системы. Например, из деталей одного и того же конструктора ребёнок может создать разные сооружения.

Из одного и того же набора продуктов (мясо, капуста, картофель, морковь, лук, томаты) мама может приготовить первое (щи) или второе (рагу) блюдо.

Из молекулы одного и того же химического вещества (углерода) состоит алмаз и графит. Но алмаз – самое твердое вещество в природе, а графит – мягкий, из него делают грифели для карандашей. А всё по тому, что в алмазе молекулы углерода образуют кристаллическую решетку, а у графита - слоистую структуру.

Структура – это порядок объединения элементов, составляющих систему.

Состав и структуру системы описывают с помощью системы состава. В состав системы может входить другая система. Первую называют надсистемой, вторую – подсистемой. Имя надсистемы на схеме состава всегда располагают выше имен всех её подсистем. В этом случае говорят о многоуровневой структуре системы, в которой один и тот же компонент может одновременно быть надсистемой и подсистемой. Например, головной мозг – подсистема нервной системы птицы и надсистема, в состав которой входят передний мозг, средний мозг и т. д. (рис. 1.15).

Во многих случаях связь между объектами очевидна, но не сразу понятно в составе какой надсистемы их нужно рассматривать.

Например, понятно, что дорожное покрытие изнашивается от того, что по городу ездят автомобили, автобусы, троллейбусы и прочие наземные транспортные средства. Наземные транспортные средства и дороги – составные части транспортной системы города.

Нервная система птицы

Рис. 1.16

Главное свойство любой системы – возникновение системного эффекта . Заключается оно в том, что при объединении элементов в систему у системы появляются новые качества, которыми не обладал ни один элемент в отдельности.

В качестве примера системы рассмотрим самолёт. Главное его свойство – способность к полёту. Ни одна из составляющих его частей в отдельности (крылья, фюзеляж, двигатели и т. д.) этим свойством не обладает, а собранные вместе строго определённым образом, они такую возможность обеспечивают. Вместе с тем, если убрать из системы «самолёт» какой-нибудь элемент (например, крыло), то не только это крыло, но и весь самолёт потеряет способность летать.

і Коротко о главном

Система – это целое, состоящее из частей, взаимосвязанных между собой. Части, образующие систему, называются её элементами.

Структура – это порядок объединения элементов, составляющих систему. Состав и структуру системы описывают с помощью схемы состава. В системе с многоуровневой структурой один и тот же компонент может быть одновременно надсистемой и подсистемой.

При системном подходе учитывается взаимодействие и взаимовлияние всех компонентов системы.

Всякая система приобретает новые качества, которыми не обладал ни один из её элементов в отдельности (свойство системного эффекта).

Вопросы и задания

1. Что такое система? Приведите примеры материальных, нематериальных и смешанных систем.
2. Приведите пример систем, имеющих одинаковый состав, но разную структуру.
3. В чём суть системного подхода? Приведите пример.
4. В чём суть системного эффекта? Приведите пример.
5. Назовите компоненты Солнечной системы. Какие из них тоже можно рассматривать как системы?
6. В состав какой системы рыбы входит подсистема «жабры»? Для каких компонентов она является надсистемой?
7. Какие компоненты можно рассматривать при описании системы «природный комплекс суши»? (Воспользуйтесь учебником географии.) В составе какого из этих компонентов описывается озеро?
8. В составе какой надсистемы можно описать нашу планету? Для каких объектов Земля сама является надсистемой?
9. Взаимодействие какие подсистем нужно учитывать, если рассматривать библиотеку как систему?
10. В чём проявляется взаимовлияние дыхательной и кровеносной систем? В состав какой надсистемы они входят?
11. Выделите подсистемы в следующих объектах, рассматриваемых в качестве систем:

а) автомобиль;

б) компьютер;

д) государство.

1. Удаление каких элементов из системы, рассмотренных в задании 9, приведёт к потере системного эффекта, т. е. к невозможности выполнения основного назначения системы?

§ 1.7 Система и окружающая среда

Выделив некоторую систему из окружающей среды, мы как бы проводим вокруг неё замкнутую границу, за пределами которой находятся не вошедшие в систему объекты. Эти объекты оказывают влияние на систему. Сама система также оказывает влияние на окружающую среду. Поэтому говорят, что система и среда взаимодействуют между собой.

Рассмотрим в качестве системы ученический коллектив одного класса. Весь остальной коллектив школы будет относиться к среде этой системы.

Воздействие среды на систему называется входами системы, а воздействие системы на среду – выходами системы. На рис. 1.17 эти связи изображены стрелками.

Корень Ствол Ветки Листья

Рис. 1.18

Входы этой системы – вода, солнечный свет, углекислый газ, минеральные вещества и т. д. Выходы – кислород, тень от кроны, древесина, молодые побеги и многое другое (рис. 1.19).

тень от кроны

минеральные

вещества

кислород

углекислый

древесина

Рис.1.19

Для большинства реальных систем список входов/выходов бесконечен.

Представить некоторую систему в виде чёрного ящика – это значит указать её входы и выходы, а также зависимость между ними. Такое описание позволяет целенаправленно использовать данную систему. Например, всякие инструкции для пользователей сложной бытовой техники являются описанием черного ящика. В них объясняется, что нужно сделать на входе (включить, нажать, повернуть и пр.), чтобы достичь определённого результата на выходе (постирать бельё, получить фруктовый сок, выполнить вычисления и пр.). Однако что при этом происходит «внутри», не объясняется.

і Коротко о главном

Система и среда взаимодействуют между собой. Воздействия среды на систему называют входами системы, а воздействие системы на среду – выходами системы.

Очень часто человек не знает, как «внутри» устроена система, с которой он имеет дело. Человеку куда важнее знать, с какими результатами на выходе приведут определённые воздействия на входе системы. В таких случаях говорят, что система рассматривается как «чёрный ящик».

Представить некоторую систему в виде чёрного ящика – это значит указать её входы и выходы, а также зависимость между ними. Такое описание позволяет целенаправленно использовать данную систему.

Вопросы и задания

1. Рассматривая объект «телевизор» как систему, выберите для неё из предложенного подходящие входы и выходы:

· электромагнитные волны;

· электроэнергия;

· мускульная сила человека;

· изображение;

· регулятор громкости;

· кнопка включения/выключения;

· стоимость.

1. Укажите входы и выходы для системы «утюг».
2. Приведите свой пример взаимодействия системы и среды. Укажите входы и выходы системы.
3. Объясните смысл выражения «чёрный ящик». С какими «чёрными ящиками человек сталкивается в быту?
4. Дайте описание систем «автомобиль», «урок», «магнитофон» как чёрных ящиков.
5. Некий черный ящик можно настроить на десять программ преобразования информации. В результате изучения его работы получены протоколы испытаний, описывающие входы и соответствующие им выходы системы. Необходимо определить тип входной информации (числовая, текстовая, символьная) и правило её преобразования.

Итак, откройте тетради и запишите дату и тему, которая звучит так: «Система и окружающая среда. Компьютер как система».

Выделив некоторую систему из окружающей среды, мы как бы проводим вокруг нее замкнутую границу, за пределами которой остаются не вошедшие в систему объ­екты. Эти объекты оказывают влияние на систему. Сама система также оказывает влияние на окружающую среду. Поэтому говорят, что система и среда взаимодействуют между собой.

Рассмотрим в качестве системы ученический коллек­тив одного класса. Весь остальной коллектив школы бу­дет относиться к среде этой системы.

Воздействия среды на систему называют входами сис­темы, а воздействия системы на среду — выходами систе­мы.

Для всякой системы можно перечислить множество входов и выходов.

Например, дерево можно выделить из окружающей среды как систему, состоящую из корня, ствола, веток и листьев.

Входы этой системы — вода, солнечный свет, углекис­лый газ, минеральные вещества и т. д. Выходы — кисло­род, тень от кроны, древесина, молодые побеги и многое другое.

Рассмотрим пример системы, для которой нужно указать входы и выходы.

Рассматривая объект «телевизор» как систему, выберите для нее из предложенного подходящие входы и выходы:

Свет; Вых

Звук; Вых

Электромагнитные волны; Вх

Электроэнергия; Вх

Мускульная сила человека;

Изображение; Вых

Пыль; Вх

Регулятор громкости; Вх

Кнопка включения/выключения; Вх

Стоимость.

Теперь приведите свой пример взаимодействия системы и среды с указанием входов и выходов.

Очень часто человек не знает, как «внутри» устроена система, с которой он имеет дело. Человеку куда важнее знать, к каким результатам на выходе приведут опреде­ленные воздействия на входе системы. В таких случаях говорят, что система рассматривается как «черный ящик ».

Представить некоторую систему в виде черного ящи­ка — это значит указать ее входы и выходы, а также зави­симость между ними. Такое описание позволяет целена­правленно использовать данную систему. Например, всякие инструкции для пользователей сложной 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.

Рассмотрим пример.

Некий «черный ящик» можно настроить на десять программ преобразования информации. В результате изучения его работы получены протоколы испытаний, описывающие входы и соответствующие им выходы системы. Необходимо определить тип входной информации (числовая, текстовая, символьная) и правило ее преобразования.

(умножение на 2)

(подсчет букв)

(убрать каждый второй символ)

Компьютер как система

Одним из объектов, рассматриваемых на уроках информатики, является персональный компьютер. Его можно рассматривать как систему, состоящую из подсистем «аппаратное обеспечение», « », «информационные ресурсы»

Подсистема аппаратного обеспечения выступает в качестве надсистемы для устройств ввода, обработки, хранения и вывода информации.

Операционная система — подсистема программного обеспечения и надсистема, в состав которой входят системные и служебные программы.

Система информационных ресурсов включает в себя системы текстовых и графических файлов, звуковых файлов, файлов с видеоинформацией и т. д.

Персональный компьютер является частью системы «человек — компьютер». Средства, обеспечивающие взаимосвязь между объектами этой системы, называют интерфейсом. Различают аппаратный, программный, аппаратно-программный и пользовательский интерфейсы.

Аппаратный интерфейс — взаимодействие между устройствами компьютера; обеспечивается производителями этого оборудования.

Программный интерфейс — взаимодействие (совместимость) программ между собой, а также программного обеспечения и информационных ресурсов; обеспечивается разработчиками программного обеспечения.

Аппаратно-программный и пользовательский интерфейс обеспечиваются операционной системой компьютера. Аппаратно-программный интерфейс — взаимодействие аппаратного и программного обеспечения компьютера.

Пользовательский интерфейс — взаимодействие человека и компьютера. Пользовательский интерфейс на основе меню предлагает возможность выбора управляющей команды из меню (списка команд). В графическом интерфейсе компьютерные объекты представляются небольшими рисунками (значками). Нужный значок выбирают с помощью мыши. Кроме значков используются также тексты (для подсказок) и меню (для выбора команд). Трехмерный интерфейс позволяет осуществлять навигацию в трехмерном компьютерном пространстве. Указав мышью на дверь виртуального музея, можно в него войти. В виртуальном зале можно оглядеться, подойти к любой картине и рассмотреть ее более подробно. Такой интерфейс имитирует реальный мир.

Система и окружающая среда
Урок 5.
Система и окружающая среда
Система школьный автобус
Окружающая средаПогодные условияДорогаКачество топлива…..Все, что хоть как-то взаимодействует с рассматриваемой системой
Ученик и калькулятор
Система и среда взаимодействуют между собой. Воздействия среды на систему называют входами системы, а воздействия системы на среду – выходами системы
Система калькулятор
Окружающая среда и система дерево
ВходВодаМинеральные веществаУглекислый газСолнечный свет
ВыходТень от кроныКислородДревесина
Окружающая среда – это все, что находится вне системы и может оказать на неё влияние
Окружающая средаУченик и его действияВходВводит 5+7Нажимает =
Мы не знаем как калькулятор рассчитывает математические операции, которые мы вводим. Но мы все равно получаем результат этих расчетов.
Система калькуляторВыходПоказывает результат 12
Система рассматривается как «Чёрный ящик»
Окружающая средаУченик и его действия
На уроках информатики мы не всегда знаем как именно работает компьютер, когда мы, например, что-то рисуем, но мы знаем что нам нужно нажать, что бы получить результат. Мы пользуемся только инструкциями, которые дает нам учитель, друзья и разработчики программного обеспечения.
Система компьютер
Обобщение материала
Система и среда взаимодействуют между собой.Воздействия среды на систему называют входами системы, а воздействия системы на среду – выходами системы.«Черный ящик» - объект, внутренняя структура которого неизвестна или неважна в рамках решаемой задачи, но о функциях которого можно судить по его реакциям на внешнее воздействие.
Домашняя работа
Учебник: Читать §1.7. Рабочая тетрадь: с. 25-26 № 41,42

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Разработка урока по информатике по теме "Система и окружающая среда" с презентацией. Карточкой самостоятельной работы....

Технологическая карта урока. Система и окружающая среда. Система как черный ящик. Практическая работа №5 «Знакомимся с графическими возможностями текстового процессора» (задания 4–5)

Технологическая карта урока. 6 Класс. ФГОС. УМК Босова Л. Система и окружающая среда. Система как черный ящик. Практическая работа №5 «Знакомимся с графическими возможностями текстового процессо...