Yleinen systeemiteoria General Systems Theory Johdatus tietojärjestelmätieteeseen KL2001 Teema numero 1

Systeemi Järjestelmän järjestelmällisyys Tosiolevainen vai rakennustelineet Soveltaminen eri aloille Systeeminsuunnittelu Erilaiset tulkinnat –Formaalinen –Holistinen

Yleinen systeemiteoria General Systems Theory Kehittyi 1940-luvulla Ajattelutapa pikemmin kuin teoria –metateoria? Kausaalisuus A:sta seuraa B –esimerkkinä nahka-allergia Monimutkaiset vaikutussuhteet Kybernetiikka

Systeemiteorian yleisyys Elektroniikka Tietokone Tietojärjestelmä Säätötekniikka Ohjustekniikka Biologia Psykologia Taloustiede Organisaatioteoria

Systeemin määritelmä: rakenne ja toiminta Systeemi on joukko alkioita ja niiden välisiä relaatioita Alkiot –aktiivisia elementtejä –identiteetti ja toiminnallisuus Relaatiot (suunnatut) –kytkentöjä –välittävät viestejä alkiolta toiselle

Aktiivinen elementti Input-kytkennät –vähintään yksi, ei lähde Output-kytkennät –vähintään yksi, ei nielu Transformaatio –käyttäytyminen: output määräytyy inputista –deterministinen –vektorifunktio usean muuttujan funktio, jolla on monta arvoa

Aktiivinen elementti

Rakenne Kytkennät ovat suunnattuja relaatioita Siirtää output-kytkennän arvon toisen alkion input-kytkennän arvoksi Systeemin tilanmuutos peräkkäisinä ajanhetkinä –jatkuvuus raja-arvotarkastelulla Kokonaisuuden käyttäytyminen –osien käyttäytymisen perusteella Wholes and parts (Oskar Lange)

Kytkentärakennetyypit Peräkkäisyys Haarautuminen –fan out (hajautuva) –fan in (kokoava) Silmukka –palaute –ohjauskyvyn edellytys Yhden alkion eri kytkennät voivat liittyä eri rakennetyyppeihin

Systeemin rakenne

Käyttäytyminen Kokonaisuuden käyttäytyminen on ”enemmän” kuin osiensa summa Säätely esim. termostaatti Pyrkimys tavoitetilaan –Asymptoottinen –Harmoninen (värähtelevä) –Poikkeamasta toipuva –Hajautuva

Systeemin kuvaaminen Graafisesti –Laatikoita ja nuolia, tekstiselitykset –Havainnollinen (ihmiselle) Matriisein –koneystävällinen Transformaatiot kaavoin

Osasysteemi Systeemi = kokonaisuus Alkiot = kokonaisuuden osat Alkio voidaan jakaa edelleen pienemmiksi osiksi Niiden suhteen jaettu alkio muodostaa nyt systeemikokonaisuuden Samoin systeemikokokonaisuus voi olla alkiona laajemmassa systeemissä

Systeemihierarkia

Hierarkian syntaksi (pelisäännöt) Osasysteemeihin jaettaessa –rakenne pitää säilyttää –toiminta/ käyttäytyminen pitää säilyttää –systeemin yleisiä rakenneperiaatteita pitää noudattaa –erityinen huomio palautesilmukoiden loogisuuteen Symmetrisesti toiseen suuntaan

Systeemihierarkian sovellus: rakenteellinen suunnittelu Aloitetaan kokonaisuudesta: top down Jaetaan osasysteemeiksi Muodostetaan rakenne ja jaetaan toiminnallisuus Tarkistetaan alkuperäisen ja jaetun yhteneväisyys Jaetaan jokainen osasysteemi edelleen pienemmiksi osasysteemeiksi Kunnes ne ovat niin pieniä, että ne voidaan ilman tarkempaa kuvausta määritellä ja toteuttaa

Monitasoisuus Koko järjestelmä voidaan kuvata alkioiden tasolla –jos seinän koko riittää –havainnollisuus on olematon: spagetti-ilmiö Osasysteemien rajat voidaan piirtää tähän karttaan –rajaavat alueita –eivät leikkaa toisiaan –eri tasoiset osasysteemit ovat sisäkkäisiä –kytkentävirrat kulkevat näiden välillä