本文援用系统科学的表面与方法分析诡计系统的特征、东说念主与诡计系统的关系以及联想诡计系统的念念维进程，讲演了建模与构造在诡计系统的联想与应用中所确认的作用，以及系统科学的念念想方法专揽于诡计念念维资历从数学念念料到工程实施的进程。

诡计念念维这一成见干预我国中小学已10年过剩，教师对诡计念念维的坚硬也在束缚地深化，即从领先投诚地以为使用电子舆图便是培养诡计念念维，到大都招供算法联想与编程杀青是诡计念念维的进犯体现。那么，是否诡计念念维一定要设诡计法？

从执行上来讲，诡计念念维是用于贬责可诡计问题的，并通过可诡计杀青自动化。可诡计问题是在诡计系统中贬责并最终杀青的，算法是诡计系统在时代维度上构造的自动化操作序列，但援手可诡计不局限于算法，如诡计机收集是从空间维度修复了诡计系统杀青自动化的结构。

因此，修复诡计念念维的系统不雅，从诡计系统视角分析诡计念念维，有助于咱们走出算法与编程的局限，多视角坚硬诡计念念维。

01

东说念主与系统：系统的结构、

举止及环境

系统无处不在。太阳系是一个天体系统，东说念主是一个生命系统，个东说念主、群体和组织不错组成社会系统，城市有排水系统，大楼有新风系统。有的系统是自然酿成的，有的系统是东说念主工制造的。那么，东说念主与系统是若何相处的？通过对这种问题的筹商，不错明晰坚硬什么是系统。

简便地说，系统指由相互研究、相互作用的多少构件组成的、具有特定功能的斡旋举座，其中构件可称为元素。举例，太阳系便是由太阳、八大行星以及小行星等构件所组成的。

很容易解析，系统是有结构的，便是指系统内各组成部分，即元素之间的相互集合、相互作用的司法框架，系统内的元素按照这种司法安装组合，便成了系统。

据怒江州纪委监委消息：怒江州人民政府驻昆明办事处党组成员、四级调研员施忠涉嫌严重违纪违法，目前正接受怒江州纪委监委纪律审查和监察调查。

举例，诡计机硬件系统便是由运算器、终结器、存储器以及输入征战、输出征战这五项元素所组成，称为五大逻辑功能部件。这五项元素按一定的司法相互集合和相互作用的关系就组成了系统的结构。

那么系统外部是什么呢？是环境。一个系统除外的一切与它相关联的事物组成的聚首，称之为该系统的环境。任何系统都是在一定的环境中运行、延续、演化的，不存在莫得环境的系统。

环境与系统之间的相互关系是系统的外部章程性。系统从环境中取得活命云尔而得到发展，并跟着环境或本人的改造接续进行物资、动力和信息的交换，以扶植系统对环境的妥当性。举例，行为生命系统的东说念主，和会过与外界环境发生物资、能量等交换，进行吐旧容新举止。

显著，系统是有边界的，便是能把系统与环境分开的东西。举例，大楼新风系统不错在系统边界集合空气质地等数据，实施空气交换举止，以及向东说念主呈现系统现时的气象参数，并汲取东说念主发布的领导。其中，外部空气和东说念主都是新风系统的环境。

系统是有举止的。系统的举止是指系统相对于它的环境所进展出来的一切变化，举止属于系统本人的变化，又反应环境对系统的影响和作用，系统举止的外部进展便是功能。

正因为系统是有功能的，是以大部分的东说念主工系统都属于器具类系统，东说念主们制造这些器具，是为东说念主类管事的。东说念主们联想系统，便是联想系统的结构与举止，以杀青系统对环境所进展的功能。

一般而言，对于一个受东说念主操控、为东说念主管事的器具类系统，东说念主属于该系统的环境，而不会是系统中的一个元素，不然很难懂析东说念主行为系统里面的一个元素，不错制造系统以及使用系统提供功能为东说念主管事。举例，行为输送器具的汽车系统是在东说念主的驾驶终结下通过物理位移为东说念主提供管事，因此，东说念主是汽车系统的环境，是汲取管事的对象。

02

东说念主与诡计系统：

诡计系统的特征

诡计念念维是专揽诡计科学的念念想方法贬责现实问题的念念维进展，自然诡计念念维不局限于使用诡计机，但制造或使用诡计机或以诡计机为中枢的应用系统即诡计系统，是诡计念念维最为典型的应用场景。诡计科学和系统科学的念念想方法都作用于诡计系统制造与使用，并会影响诡计念念维。

信息处理正本是东说念主的智能，诡计机的降生宣告了东说念主类对本人智能机理有了初步的坚硬，况兼杀青了东说念主处理信息的智能不错部分地由东说念主造物代替。

诡计系统是一种以诡计机为中枢的、通过诡计和处理数据来完成特定使命的系统。它不错包括诡计机系统、信息存储系统、数据通讯系统等，诡计系统大概完成诡计和处理、自动化终结，以及以此为中枢的各式应用。

系统与环境的相互作用、相互研究是通过交换物资、能量、信息杀青的，一个系统，只须对环境洞开，同环境相互作用，才气活命和发展。

与一般系统比拟较，诡计系统最大的特色便是该系统与环境交换的主淌若信息。诡计系统通过边界的感知征战以机械或者光、电等体式取得环境信息，进行数据诡计处理等相关举止，然后通过边界呈现数据，或者由实施机构完成对外部环境的终结。

诡计系统的另一个特征则是系统里面各元素对信息的加工处理是按预设的敕令序列自动地进行的，即系统里面元素依据结构司法在敕令序列的终结下协同地完成相关使命，进展出自动化特征。

值得精通的是，上述两种终结有着不一样的成见，一个是系统对外部环境的终结，如诡计机典型应用中的工业终结，另一个是系统里面元素的终结，是杀青系统里面各元素的协同使命，不应把诡计系统里面终结器的功能与系统对外部环境终结管事功能等量皆不雅。

基于以上两个特征，不错推断东说念主与诡计系统的关系：东说念主是诡计系统的环境而不是诡计系统的元素，被诡计系统管事的物理对象亦然系统的环境，不然系统的边界就会被无穷扩大，东说念主与诡计机交互成了系统里面通讯，即有可能出现系统莫得环境，也莫得输入输出的表象。

系统科学是以系统为商榷和应用对象的一门科学，是探索系统的存在样貌和通顺变化规章的知识。系统科学方法是用系统的不雅点来坚硬和处理问题的各式方法的总称，系统不雅念是对于一般系统的举座论科学念念维。系统所体现的最大的上风便是表露性，即多个元素组成系统后，出现了系统组成前单个元素所不具有的性质，或者说，系统的价值将会大于系统各元素所创造的价值之和。

举例，多台诡计机组成的互联网具备了单台诡计机所不具备的功能，况兼其价值远远逾越各单台诡计机所能创造价值的总额。

因此，举座性原则是从系统开赴念念考并贬按捺题的进犯原则，该原则条款东说念主们在商榷系统时应从举座开赴，驻足于举座来分析其部分或部分之间的关系，进而达到对系统举座更深入的解析。

诡计念念维的系统不雅反应的是用系统科学方法坚硬、联想、制造、专揽诡计系统贬责执行问题所选拔的念念维方法。诡计念念维系统不雅的眷注点在于贬责与诡计相关的系统类问题，需要通过构建一个系统来贬责的问题。

03

原型与模子：诡计系统中

系统科学方法的专揽

东说念主的才气是有限的，通过创造器具和使用器具不错产生更大的效能，这就需要将复杂的问题滚动为东说念主类大脑不错处理的、相对简便的问题。给对象实体以必要的简化，用得当的进展体式或司法把它的主要特征描摹出来，这种方法便是模子化方法。

模子化方法，是系统科学的进犯方法。经过对对象实体模子化以后得到的效法品称为模子，而被商榷的对象实体称为原型。时时，原型是复杂的，模子相对简便，选拔模子化方法不错通过模子商榷原型，有助于东说念主们收拢中枢内容，坚硬客不雅事物。

举例，一台诡计机实体，用运算器、终结器、存储器、输入征战和输出征战所描述，该五项构件和它们之间的相互关系酿成了诡计机实体的模子，诡计机则为该模子的原型。通过模子，不错商榷该原型即诡计机的举止和功能。

杀青模子化的进程称为建模，建模的主要使命便是索求出实体对象的中枢元素以及元素之间的相互关系与司法，也便是选拔玄虚的方法建模。模子是对原型的简化，压缩了一切不错压缩的信息。玄虚是杀青模子化的进犯技巧，玄虚建模既是贬责现实问题的一种数学方法，亦然诡计学科中联想自动化工程杀青的进犯样貌，是诡计念念维的组成部分。

在构造模子时，客不雅性、灵验性是对建模的纷乱致求，反应原型执行性情的信息必须在模子中进展出来，通过模子商榷大概主持原型的主要特征。对于团结双象原型，基于不同的商榷态度和应用联想，不错有多种模子来表征。

举例诡计机硬件系统，也不错描述成输入、诡计、输出三部分，其优点是模子简便，不错简略地反应系统与环境的信推辞换关系，其污点则是过于“黑箱”化，不成反应诡计机的典型特征和独有的旨趣性，得当这一模子结构的原型也会有好多，不利于通过模子对原型的商榷。

由此启发，得当地缩小系统内构件的数目以及构件之间关系的复杂度，不错缩小系统的复杂度，其灵验的主义便是将一个大系统永别为多幼年的子系统，最终使东说念主们易于解析与疏导。

元素是系统组成的最小单元。当一个系统元素很少、相互互异不大时，系统不错按照单一的形式对元素进行整合。当系统的元素数目好多、相互互异不可忽略时，就需要永别不同的部分，分别按照各自的形式组织整合起来，酿成多少子系统，再把这些子系统组织整合为整系统。

举例，诡计机系统不错分为硬件系统和软件系统，而硬件系统和软件系统还不错接续解析。分层便是整合子系统的一种灵验方法。

因此，系统是有档次的。最简便的系统由元素档次和系统举座档次组成。复杂系统从元素档次启动，由低档次向高级次闲适整合、发展，最终酿成系统的举座档次。其中，低档次从属或援手高级次，高级次包含或主管低档次。

举例，诡计机收集是一个复杂的诡计系统，需要高度合作的使命才气保证系统的闲居运行。其中，界说收聚首数据交换的司法即收集公约就颠倒高大和复杂，ISO选拔系统科学方法，界说了七层互联公约，从而促进了诡计机收集技艺的发展。

04

建模与构造：系统视角下的

诡计系统构造

诡计机步调贬按捺题的方法是将描述物理寰球和数学寰球的各式公式和方程龙套化、数字化，并将一语气时代变成龙套的样貌，让求解这些公式和方程的诡计进程大概自动实施。

从系统科学的视角开赴，便是用诡计机步调界说模子，明确组成系统的元素，把元素间的相互关联样貌索求成举止司法，并以诡计机步调暗意出来，便不错通过诡计机的数据诡计来效法系统运行演化。

上述的举止司法，不错用算法来描述。因此，咱们需要找到或构造出灵验的方法，即算法，通过实施特定的诡计进程来贬按捺题。

算法的实施进程便是精确的信息变换进程。诡计念念维的要义在于精确地描述信息变换进程的操作序列，并灵验地贬按捺题。

一个东说念主用诡计念念维贬按捺题的进程则是：玄虚—体式化抒发—构造—自动化，即用玄虚的方法修复模子，索求举止司法，体式化地描述演化进程，然后用可实施的领导系统构造实施序列，终末不错得到诡计系统的自动化实施。

构造是诡计念念维中的关键关键。构造发生于建模之后，即在经过玄虚与体式化抒发修复明晰的模子表征以后，构造则是将数学特征的模子描述滚动为诡计科学的工程杀青。通过算法构造并由步调杀青自动化，不错称之为步调性构造，即在时代上通过有序操作杀青问题贬责。

更一般化地，系统科学方法指挥东说念主们不错用模子化方法将复杂的问题化解为简便问题，简略并明晰地表述系统，将存在的但不可见的系统以可见或可解析的样貌呈现出来，以及用构件灵验地构造系统。

以时代为序列用步调来杀青的演化系统是这么，在空间中的系统构造亦然这么，资历的进程是通过对现实寰球待贬按捺题的分析与描述以后，用一个个对象或构件组成系统，通过系统建模，从空间上构造一个诡计系统来杀青自动化，这么的构造可称为系统性构造。

举例，收集系统便是由好多诡计进程所需要的多个部件集合在沿途酿成一个诡计系统，这些部件不错称为节点，这个诡计系统便是

由多个节点集合通讯而酿成的诡计机收集。

诡计念念维的要义体目下收集诡计系统中的每一个节点都是详情的，圭表各节点关系的公约所具备的基本条款是无歧义地、饱和精确地描述收集集合与通讯的操作序列，而且每个基本动作都是可行的。

系统是具有演化性的，诡计系统也一样，步调援手了诡计系统的演化。系统是有结构的，诡计系统不错由各式运算节点、终结单元、存储单元等构件组成。

联想及制造诡计系统的资历进程与诡计念念维是一致的，即资历“玄虚—体式化抒发—构造—自动化”的进程。其中，无论是步调性构造，依然系统性构造，都是从时代或空间上将诡计模子或决议进行准确的自动化举止杀青。

05

几点启示

诡计学科与数学学科精致相关，但凡不错用诡计机来处理的问题及进程，都不错用数学来描述，但凡不错用构造性数学描述的问题，只须其触及的论域是有穷的，都不错用诡计机杀青。

诡计学科又具有工程属性，诡计的相关表面需要用工程的方法来杀青。与此对应的诡计念念维，蕴含了数学、技艺、工程等各样化的念念想方法。

相通，系统是东说念主们看待寰球中的事物的一种灵验样貌，系统科学的念念想方法有其通用性，好多学科都是用系统的不雅点来分析问题和抒发问题的，诡计系统也不例外。

诡计系统的相关陶冶，也应该渗入系统科学的念念想方法。学会用系统的不雅点分析诡计系统，不错明晰坚硬系统里面终结和系统对环境终结的不同，不错正确解析东说念主与诡计系统的关系。

从系统的视角坚硬诡计念念维，不错幸免把诡计念念维的应用局限于算法联想与编程以及把编程教师等同于诡计念念维教师，不错丰富诡计念念维教师的内涵。自然，开展诡计念念维教师，其系统科学方法的陶冶需要关联诡计系统，具有诡计学科特征。

行为一个诡计系统，从系统外显的联想举止开赴，与信息的取得、传输和处理相关联，则是一种反馈终结系统；从里面数据加工进程分析，则是一种处理信息的物理璀璨系统。这是东说念主类智能的部分牺牲，诡计系统这一东说念主造物承担了东说念主类部分的智能使命。

对于两个同构的系统，不错通过一个系统来商榷另一个系统，如布尔代数与数字逻辑电路同构，则不错用数字逻辑电路来暗意布尔代数，也不错用布尔代数来商榷数字逻辑电路。

然而对于非同构系统，就不成简便地或随性地用一个系统的举止与功能去推断另外一个系统的举止与功能，如不要用诡计系统的智能机制来简便地揣度东说念主的智能，也不提出用诡计系统类推某个社会系统的性质。严谨、感性是系统科学商榷的基石，亦然诡计念念维的特质。

本文作家：

王荣良

华东师范大学

皇冠hg86a

著述刊登于《中国信息技艺教师》2023年第12期

援用请注明参考文件：

王荣良.诡计念念维的系统不雅[J].中国信息技艺教师，2023（12）：22-25.

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