Какие свойство открытой системы

5.1. Основные понятия открытых систем

Одним из основных направлений информационных технологий, определяющим эффективность функционирования экономических объектов, выступает технология открытых систем. Идеологию открытых систем реализуют в своих последних разработках все ведущие фирмы-поставщики средств вычислительной техники, передачи информации и программного обеспечения. Их результативность на рынке информационных технологий и систем определяется согласованной научно-технической политикой и реализацией стандартов открытых систем.

Открытыми системами могут являться как конечные, так и промежуточные системы, к которым предъявляются следующие требования:

• возможность переноса прикладных программ, разработанных должным образом с минимальными изменениями, на широкий диапазон систем;
• совместную работу с другими прикладными системами на локальных и удаленных платформах;
• взаимодействие с пользователями в стиле, облегчающем переход от системы к системе.

Открытые системы обладают следующими свойствами, представленными на
рис.
5.1.

1. Переносимость прикладного программного обеспечения и повторная применимость программного обеспечения. Под переносимостью приложений понимается перенос всего соответствующего данному приложению программного обеспечения на другие платформы. Под повторной применимостью программного обеспечения понимается перенос в новые приложения некоторой части работающих программ, что также имеет большое практическое значение и непосредственно относится к целям открытости систем.
2. Переносимость данных означает возможность переноса на новые прикладные платформы данных, хранящихся во внешней памяти существующих систем информационных технологий. Переносимость данных обеспечивается применением в открытых системах стандартов, строго регламентирующих форматы и способы представления данных.
3. Функциональная совместимость (интероперабельность) прикладного программного обеспечения – это возможность обмена данными между различными прикладными программами, в том числе между программами, реализуемыми на разнородных прикладных платформах, а также возможность совместного использования данных.
4. Функциональная совместимость (интероперабельность) управления и безопасности – это унификация и целостность средств административного управления и управления информационной безопасностью, т. е. для обеспечения интеграции систем их средства административного управления и средства защиты должны строиться в соответствии с международными стандартами.
5. Переносимость пользователей – это обеспечение возможности для пользователей информационных технологий избежать необходимости переобучения при взаимодействии с системами, реализованными на основе различных платформ.
6. Расширяемость – это способность системы эволюционировать с учетом изменений стандартов, технологий и пользовательских требований.
7. Масштабируемость – свойство системы, позволяющее ей эффективно работать в широком диапазоне параметров, определяющих технические и ресурсные характеристики системы (примерами таких характеристик могут служить: число процессоров, число узлов сети, максимальное число обслуживаемых пользователей).
8. Прозрачность реализаций – это способ построения системы, при котором все особенности ее реализации скрываются за стандартными интерфейсами, что и обеспечивает свойство прозрачности реализаций информационных технологий для конечных пользователей систем.
9. Поддержка пользовательских требований – это точная спецификация пользовательских требований, определенных в виде наборов сервисов, предоставляемых открытыми системами приложениям пользователей.

Однако открытая система необязательно должна быть полностью доступна другим открытым системам. Это ограничение может быть вызвано необходимостью защиты информации в компьютерах и средствах коммуникаций и обеспечивается путем физического отделения или путем использования технических возможностей. Сущность технологии открытых систем состоит в обеспечении возможности переносимости прикладных программ между различными платформами и взаимодействия систем друг с другом. Эта возможность достигается за счет использования международных стандартов на все программные и аппаратные интерфейсы между компонентами систем.

Стандарты стремятся занять центральное место в направлении развития открытых систем и в индустрии информационных технологий. Более 250 подкомитетов в официальных организациях по стандартизации и унификации работают над стандартами в области информационных технологий. Более 1000 стандартов или уже принято этими организациями, или находятся в процессе разработки.

При этом различают стандарты де-факто и де-юре, представленные на
рис.
5.2.

Стандарт де-факто означает, что продукт или система какого-то конкретного производителя захватили значительную часть рынка и другие производители стремятся эмулировать, копировать или использовать их с тем, чтобы также расширить свой сектор рынка.

Стандарт де-юре создается официально аккредитованными организациями по разработке стандартов. Он разрабатывается по правилам достижения соглашения в открытом обсуждении, в котором может принять участие любой желающий. При создании промышленных стандартов ни одна из групп не может действовать независимо. Если одна какая-нибудь из групп производителей создает стандарт, в котором не нуждаются пользователи, она потерпит неудачу. То же самое можно сказать и про обратный случай, когда пользователи создадут стандарт, с которым производители не смогут или не захотят согласиться, – попытка создания такого стандарта также будет безуспешной.

Технология открытых систем пользуется успехом потому, что обеспечивает преимущества для разного рода специалистов, связанных с областью информационных технологий.

Модульная организация программных комплексов, благодаря стандартизации программных интерфейсов, позволяет пересмотреть традиционно сложившееся дублирование функций в разных программных продуктах, из-за чего системы, интегрирующие эти продукты, непомерно разрастаются по объему, теряют эффективность. Известно, что в той же области обработки данных и текстов многие продукты, предлагаемые на рынке (текстовые редакторы, настольные издательские системы, электронные таблицы, системы управления базами данных) по ряду функций дублируют друг друга, а иногда и подменяют функции операционных систем. Кроме того, замечено, что в каждой новой версии этих продуктов размеры их увеличиваются на 15%.

В распределенных системах, содержащих несколько рабочих мест на персональных компьютерах и серверах в локальной сети, избыточность программных кодов из-за дублирования возрастает многократно. Идеология и стандарты открытых систем позволяют по-новому взглянуть на распределение функций между программными компонентами систем и тем самым значительно повысить эффективность.

Живой организм может получать пищу, воду и кислород из внешней среды, при этом он выделяет в нее разные вещества. Теплообмен осуществляется между средой и организмом.

Открытые системы

Открытые системы способны производить непосредственный энергообмен с окружающей средой посредством вещества, информации и импульса. Все реальные системы будут считаться при этом открытыми. К самому значимому типу открытых систем относятся химические, в пределах которых осуществляются определенные реакции.

Живые организмы и экосистемы также можно рассматривать как открытые химические системы. Такой подход позволяет проводить важные исследования процессов их жизнедеятельности и активного развития на платформе законов неравновесной термодинамики, физической и химической кинетики. Открытые системы в условиях неорганической природы осуществляют определенный обмен с внешней средой, состоящей из разных систем. Этим системам свойственны вещество и энергия.

Готовые работы на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Узнать стоимость

Неравновесное состояние в этом случае будет характеризоваться параметрами, аналогичными равновесным:

• определенной температурой;
• химическим потенциалом компонентов системы.

Энтропия в открытых системах также сохранит свою неизменность. Это объясняется тем, что в них осуществляются необратимые процессы, но при этом энтропия накапливаться не будет. Она выводится в окружающую среду.

Свойства открытых систем в термодинамике

Автором первого определения открытой системы стал австрийский физик Э. Шредингер. Он сделал акцент на особенности биологических систем, которая должна заключаться в непосредственном энерго-вещественном обмене с окружающей средой. Система, взаимодействующая со средой, не способна сохранять свою замкнутость. Это объясняется тем, что она должна получать новые вещества или энергию. При этом данная система должна одновременно выводить в пространство отработанную энергию (использованное вещество).

При поступлении энергии (или вещества) неравновесность в системе растет. Следствием этого становится процесс разрушения прежних связей элементов системы друг с другом, которые определяют ее структуру. В такой ситуации возникают новые связи между элементами, они способствуют кооперативным процессам.

В качестве примера наглядной демонстрации процессов самоорганизации можно рассмотреть работу лазера. Хаотические колебательные движения, которые совершают частицы кристалла, будут приводиться в движение за счет энергии, поступающей извне. Это провоцирует повышение мощности лазерного излучения. Г. Хакен, исследуя процессы самоорганизации в лазере, охарактеризовал новое направление исследований – синергетическое.

В качестве еще одного примера можно рассматривать самоорганизацию в химических реакциях. Она связана с поступлением извне новых реагентов – веществ. Эти вещества отвечают за обеспечение продолжения реакции и за выведение в окружающую среду ее продуктов.

В формате открытых систем нелинейные процессы изучаются на базе уравнений химической кинетики. Накапливающиеся в открытых системах активные продукты реакции (теплоты) могут спровоцировать автоколебательный режим реакций. Для этого будет нужна реализация в системе обратной связи. Это, в свою очередь, характеризуется ускорением реакции под воздействием или продукта, или теплоты, выделяющейся при реакции.

Что касается открытой химической системы, то в ней (с наличием положительной обратной связи) возникают саморегулирующиеся непрекращающиеся химические реакции. Внешне самоорганизация проявляется с возникновением концентрических волн в жидкой среде. Это особенно заметно в автоколебательных реакциях, открытых Б. Белоусовым.

На основании проводимых Р. Пригожиным экспериментов с периодическими реакциями, ему удалось построить брюсселятор (теоретическую модель, положенную впоследствии в основу нелинейной или неравновесной термодинамики).

Нелинейность в термодинамике означает задействование в ней нелинейных математических уравнений, где содержатся переменные во второй или выше степени. Открытие самоорганизации системы в условиях простейшей неорганической природы играет существенную роль в научном и мировоззренческом понимании. Это демонстрирует вероятность осуществления процессов в основе материи и рассматривает взаимосвязь органической и неорганической природы.

С позиции самоорганизации весь окружающий мир и Вселенная будут представлять собой комплекс разносторонних и самоорганизующихся процессов, выступающих основанием для любой эволюции.

Энтропия открытых систем в термодинамических процессах

Потоки энергии и вещества в системе провоцируются процессом отклонений параметров термодинамики от их равновесных значений. Повышение энтропии системы становится возможным за счет процессов переноса. Энтропия в рамках замкнутых систем будет расти и при этом стремиться к своему максимуму и равновесному значению.

В открытой системе допускается вероятность стационарных состояний с постоянной энтропией (при условии ее постоянного производства). При этом энтропия должна быть отведена от системы. В термодинамике открытых систем стационарному состоянию отводится роль, аналогичная термодинамическому равновесию (термодинамика равновесных процессов в отношении изолированных систем).