Теория:
Любая система — естественная, искусственная или смешанная — существует внутри окружающей её среды. Искусственная система «велосипед» двигается по разным дорогам или находится без движения на хранении, смешанная система «оркестр» выступает в разных залах, естественная горная система подвергается внешним факторам окружающей её среды. Во всех этих случаях среда и система взаимодействуют. Оказывают взаимное влияние друг на друга.
Для учёта этих воздействий введены понятия входа системы и выхода системы.
Обрати внимание!
Входы системы учитывают то, как среда воздействует на систему.
Выходы системы — как система воздействует на среду.
Автомобилисты учитывают входы системы, когда меняют на автомобиле летние шины на зимние и наоборот. Выход системы «автомобиль» грозит окружающей его среде загрязнением воздуха, воды и почвы вредными веществами. Выхлопные газы автомобилей — входы системы городского пространства вдоль дорог, городских магистралей. А как должна работать система «городская среда», чтобы выходом её был пригодный для дыхания воздух?
Для исследователей и создателей систем важно анализировать входы и выходы системы. Иногда пользователь не знает, как устроена система, но должен обучиться, какие входы подавать на систему, чтобы получить желаемые выходы. Такая неизвестная система получила название чёрный ящик. В некоторых ситуациях для пользователя неважно, как работает система, но иногда разгадка «чёрного ящика» становится увлекательной задачей для исследователя, а в исключительных случаях — важной для всего человечества.
Такой задачей была разгадка алгоритма шифрования немецкой машины «Энигма» математиком Аланом Тьюрингом. Такие же задачи решаются современными системами в процессе машинного обучения.
Рассмотрим работу «чёрного ящика»: допустим, мы подаём на вход системы произвольное число, а на выходе системы получаем результат. По результату можно построить гипотезу о том, как работает система, проверить эту гипотезу на разных входных данных, изменять гипотезу до тех пор, пока выход системы не будет совпадать с предполагаемым результатом.
Столбцы таблицы «Вход — Выход» можно считать журналом наблюдения за системой.
Столбцы таблицы «Вход — Выход» можно считать журналом наблюдения за системой.
Рис. \(1\). «Чёрный ящик» № \(1\)
Рассмотрим ещё один «чёрный ящик».
Рис. \(2\). «Чёрный ящик» № \(2\)
В систему может быть несколько входов и несколько выходов.
Рис. \(3\). «Чёрный ящик» № \(3\)
Рис. \(4\). «Чёрный ящик» № \(4\)
Источники:
Рис. 1. «Чёрный ящик» № 1. © ЯКласс.
Рис. 2. «Чёрный ящик» № 2. © ЯКласс.
Рис. 3. «Чёрный ящик» № 3. © ЯКласс.
Рис. 4. «Чёрный ящик» № 4. © ЯКласс.