Модель «чорного ящика»: структурна схема

Модель «чорного ящика», приклади якої будуть наведені далі, являє собою ілюстрацію об`єкта, для якого задані вихід і вхід. При цьому його вміст невідомо. Розглянемо далі, як побудувати модель «чорного ящика».

Відео: Авіакатастрофа Ту-154 під Донецьком

Перший етап

В якості вихідного дії, необхідного для складання моделі абсолютно будь-якої системи, виступає відділення об`єкта від навколишнього його середовища. Ця найпростіша операція відображає два найважливіших властивості: відособленість і цілісність предмета. Об`єктом дослідження є якийсь об`єкт, вміст якого невідомо.

Відео: Кібернетична модель "Миша в лабіринті"

Взаємодії з середовищем

Будь-яка модель складу системи не є повністю ізольованою. Вона підтримує з навколишнім середовищем певні зв`язки. З їх допомогою відбувається взаємний вплив об`єкта і умов, в яких він знаходиться. Відповідно, при вибудовуванні моделі «чорного ящика» на наступному етапі відношення зображують стрілками і описуються словами. Ті, які спрямовані в середу, є виходами. Відповідно, зворотні стрілки будуть входами.

На цьому рівні уявлення системи дослідник має справу з декларативною моделлю. Тобто виходи і входи визначаються за шкалою найменувань. Як правило, достатньо такого відображення. Однак в ряді випадків необхідно дати кількісний опис деяких або всіх виходів і входів.

безлічі

Вони задаються для того, щоб модель «чорного ящика» була максимально формалізована. В результаті дослідник приходить до завдання 2 множин Y і Х вихідних і вхідних змінних. При цьому ніякі відносини між ними на даному етапі не фіксуються. В іншому випадку вийде модель прозорого, а не «чорного ящика». Так, для телевізора безліччю Х можуть бути граничні діапазони напруги і радіохвиль трансляції.

Модель «чорного ящика»: системний аналіз

На заключному етапі досліджуються і відображаються зміни об`єкта. Наприклад, вони можуть відбуватися протягом певного часу. Тобто дослідник ілюструє стан об`єкта в динаміці. Опис моделі «чорного ящика» має показувати відповідності, по-перше, компонентів безлічі Х ймовірних величин вхідних параметрів і елементів упорядкованого Т-безлічі часових відрізків. Крім цього, має бути відображено аналогічне співвідношення для вихідних показників.

специфіка

Ключовим гідністю даного об`єкту виступає його простота. Тим часом, вона в багатьох випадках дуже оманлива. Досить часто перерахування виходів і входів є досить складне завдання. Якщо розглянути автомобіль як модель типу «чорний ящик», то цей висновок підтвердиться. Потужність множин при дослідженні цього об`єкта перевищить два десятка. При цьому перелік параметрів буде далеко не повним.

Така множинність виходів і входів обумовлюється неограниченностью варіантів взаємодії розглянутого предмета із середовищем.

нюанси

Структурна модель системи застосовується в тих випадках, коли потрібно ілюструвати складний об`єкт, в якому міститься кілька елементів. У найпростіших ситуаціях в ній присутній набір компонентів. Всі вони включені в сам об`єкт. У цих випадках застосовується поняття «модель складу системи».

Тим часом, існує ряд питань, які не можна вирішити за її допомогою. Зокрема, щоб зібрати велосипед, недостатньо наявності ящика з усіма його елементами. Потрібно знати, як правильно їх поєднати один з одним. Очевидно, що тільки лише модель складу системи в цьому випадку не допоможе. Більш того, в ряді випадків необхідно встановити між компонентами певні зв`язки. Їх характер показує структурна схема. Вона дає можливість вирішити більше завдань. Структурна схема відповідає на питання: «Що входить в об`єкт і які зв`язку між його елементами?»

пояснення

Особливе значення для людини мають наочні візуальні образи. Що використовується на практиці визначення системи не характеризує її внутрішній устрій. Це дозволяє виділити її з середовища. При цьому вона буде зображуватися як модель «чорного ящика» - цілісний і щодо відокремлений предмет. Досягнута мета являє собою заздалегідь заплановані зміни в середовищі, певні продукти роботи об`єкта, призначені для споживання поза ним. Іншими словами, модель чорного ящика встановлює певні зв`язки і впливає на зовнішні умови. Як вище було сказано, вони є виходами.

Разом з цим система виступає як засіб. Тому необхідні можливості для її застосування, впливу на неї. Відповідно, встановлюються зв`язки з середовища в об`єкт - входи. Використання моделі «чорний ящик» дозволяє вивчити тільки взаємодія предмета і середовища. У ній відображаються тільки вхідні і вихідні параметри. При цьому в ній навіть відсутні кордону між середовищем і об`єктом (стінки ящика). Вони тільки маються на увазі, вважаються існуючими.

Модель «чорного ящика»: приклади

Як говорилося вище, іноді досить словесного змістовного відображення виходів і входів. В цьому випадку модель чорного ящика буде їх переліком. Так, для телевізора відображення зв`язків буде наступним:

1. Входи - кабель живлення, антена, елементи настройки і управління.
2. Виходи - екран і динаміки.

В інших ситуаціях може знадобитися кількісне відображення зв`язків.

Візьмемо іншу систему - наручний годинник. Слід взяти до уваги, що виходи спрямовані на конкретизацію мети. Відповідно, в якості одного з них можна зафіксувати показання часу в будь-якої довільний момент. Далі слід врахувати, що виражена мета ставиться в цілому до всіх годинах, а не тільки до взятих наручним. Для їх диференціації можна внести наступне додавання - зручність носіння на зап`ясті. Воно буде виступати в якості входу. З цим додаванням виникає необхідність браслета або ремінця. З ним, в свою чергу, з`являється обов`язковість задоволення правилам гігієни (вихід), оскільки не кожне кріплення допустимо на руці. Потім, якщо уявити умови, в яких експлуатуються годинник, можна ввести ще кілька параметрів: пилевлагонепроніцаемость, міцність. Додатково можна застосувати ще два виходи. Ними будуть точність, необхідна в повсякденному житті, а також доступність інформації на циферблаті для прочитання при побіжному погляді. У процесі дослідження можна додати ще кілька вимог до годинника. Наприклад, вводяться такі виходи, як відповідність моді, співвідношення ціни з купівельною спроможністю споживача.

Цілком очевидно, що цей перелік можна продовжувати. У нього допустимо включити вимогу про прочитання інформації з циферблата в темряві. Реалізація його призведе до значної зміни конструкції. У ній можуть передбачатися, наприклад, різні варіанти самосвеченія, зчитування на дотик, підсвічування, подачі сигналів та ін.

Характеристика господарюючого суспільства

Розглянемо специфіку побудови моделі на прикладі підприємства. Варто відразу сказати, що її створення базується на виділенні з нескінченної кількості взаємодій такого їх набору, який адекватно відображав би мету дослідження. Безумовно, таку модель не слід зводити до моносистемами. Тобто до такого об`єкта, у якого є тільки по одному входу і виходу.

Модель «чорний ящик» розглядає організацію як систему зв`язків підприємства з навколишнім середовищем. При аналізі для обґрунтування достатнього і необхідного набору параметрів множин виходів і входів широко застосовуються прийоми математичної статистики. Найчастіше до процесу залучаються і досвідчені експерти.

Що стосується відносин компанії та навколишнього середовища, то тут слід дати кілька пояснень. В першу чергу для ведення виробничої діяльності необхідний капітал. Він може бути представлений у формі позикових коштів або власних акцій фірми. За рахунок ліквідних активів підприємство отримує можливість задіяти в процесі виробничі фактори. Ними, як відомо, є матеріали, обладнання та інші ресурси, які перетворюються в готову продукцію.

Ще одна зв`язок з навколишнім середовищем виражена в процесі збуту виробів. Реалізація продукції дає підприємству кошти, які, в свою чергу, спрямовуються на погашення заборгованостей, оплату праці і так далі. На позикові кошти нараховуються відсотки. Вони сплачуються кредитної організації. Крім цього, компанія відраховує обов`язкові платежі в бюджет. Разом з цим, держава надає фірмі дотації.

практичне значення

Найчастіше модель «чорного ящика» є не тільки вельми корисною, але і єдино доступною для використання при дослідженні. Наприклад, при аналізі психічних процесів в організмі людини або впливу медикаментів на пацієнта фахівці можуть втручатися у внутрішні процеси тільки через входи. Відповідно, висновки робляться на підставі дослідження виходів.

В цілому дане положення відноситься до таких спостереженнями, в результаті яких необхідно отримати відомості про систему в звичних для неї умовах, в обстановці, де потрібно особливо піклуватися про те, щоб процес вимірювання надавав мінімальне на неї вплив.

Застосування такого «непрозорого» об`єкта обумовлюється також тим, що дослідник не має інформації про внутрішній його будові. Зокрема, невідомо, як влаштований електрон. Але встановлено, як він взаємодіє з магнітним, гравітаційним, електричним полями. Така характеристика і є опис електрона за принципом моделі «чорного ящика».

Відео: Нестеров Ю.Є. Лекція 6. Заглядаючи в Чорний Ящик: методи внутрішньої точки

додатково

Необхідно відзначити ще одне важливе явище. Вже згадана модель вже структурована. У ній відомо, чи стосується зв`язок до категорії виходів або входів. Тим часом, на початкових етапах дослідження і ці відомості можуть бути відсутні. Дослідник має можливість виділити певний зв`язок об`єкта із середовищем, спостерігати і вимірювати будь-якої параметр, за яким вона характеризується. Однак при цьому не буде достатньо підстав безумовно встановити її спрямованість.

У таких ситуаціях доцільно досліджувати два конкуруючих чорні ящики. В одному зв`язок буде розглядатися як вхід, в іншому, відповідно, як вихід. Як приклад може виступати дослідження процесів, для яких не встановлено, який є наслідком, а який - причиною, або взагалі відноситься їхня зв`язок до категорії причинно-наслідкових.

критерії вибору

Множинність виходів і входів обумовлюється необмеженою кількістю взаємодій між об`єктом і середовищем. При вибудовуванні моделі вибирається певний набір зв`язків, які будуть включені в перелік виходів і входів. Як критерій в такому випадку виступає цільове призначення об`єкта, істотність взаємодії щодо мети.

Відео: Реконструкція аварії літака А321 «Когалимавіа» рейс 7K 9268 в Єгипті

Відповідно, вибір робиться в такий спосіб. Все, що істотно, включається в модель, а все, що таким не є, - виключається з неї. Однак саме на цьому етапі можуть бути допущені помилки. Той факт, що в моделі не враховується певний набір зв`язків, не робить їх нереальними. Вони в будь-якому випадку існують і діють незалежно від волі дослідника, що робить вибір.

Найчастіше виявляється, що представлялися раніше невідомими або несуттєвими умови насправді дуже важливі і повинні бути враховані. Особливе значення даний момент має при визначенні мети системи. При встановленні виходів об`єкта основне завдання доводиться доповнювати допоміжними проблемами. Слід підкреслити, що виконання тільки ключової мети буде недостатньо. При цьому нереалізація додаткових завдань може зробити в одних випадках непотрібним, в інших - небезпечним - вирішення основної проблеми.

На даний момент необхідно звернути особливу увагу, оскільки на практиці часто виявляється нерозуміння, незнання або недооцінка значення цього положення. Насправді ж воно виступає в якості однієї з центральних ідей системологии.

висновок

Модель непрозорого (чорного) ящика вважається найпростішою в системологии. Тим часом, при її створенні часто виникають різноманітні складності. Вони обумовлюються головним чином різноманіттям можливих варіантів встановлення зв`язків між об`єктом і середовищем, в якій він розташований. При використанні моделі необхідно враховувати різноманітні фактори, чітко визначати кінцеві і додаткові цілі. Виконання останніх найчастіше вкрай важливо для отримання запланованих результатів спостереження.