Параметры и характеристики системы
Любая система может быть описана совокупностью (рисунок 5):
- • параметров, описывающих первичные свойства системы и являющихся исходными данными при решении задач анализа;
- • характеристик, описывающих вторичные свойства системы и определяемых в процессе решения задач анализа как функция параметров, то есть являющихся вторичными по отношению к параметрам.
Множество параметров технических систем можно разделить на:
• внутренние, описывающие структурно-функциональную организацию системы, к которым относятся:
^ структурные параметры, описывающие состав и структуру системы;
^ функциональные параметры, описывающие функциональную организацию (режим функционирования) системы.
• внешние, описывающие взаимодействие системы с внешней по отношению к ней средой, к которым относятся:
^ нагрузочные параметры, описывающие входное воздействие на систему, например частоту и объем используемых ресурсов системы;
параметры внешней (окружающей) среды, описывающие обычно неуправляемое воздействие внешней среды на систему, например помехи и т.п.
Рисунок 5. Параметры и характеристики
Параметры могут быть:
- • детерминированными или случайными;
- • управляемыми или неуправляемыми.
Характеристики системы, в отличие от показателей эффективности, могут быть качественными или количественными. Примерами качественных характеристик могут служить:
- • функциональность — перечень выполняемых системой функций;
- • гибкость — возможность реконфигурирования системы при возникновении специфических ситуаций;
- • совместимость — например, возможность использования элементов разных производителей;
- • взаимозаменяемость и т.п.
В некоторых случаях качественные характеристики пытаются описать количественно, например функциональность — числом выполняемых системой функций.
И все же, основными при проектировании систем являются количественные характеристики, которые можно объединить в два класса:
- • глобальные, описывающие эффективность системы в целом;
- • локальные, описывающие качество функционирования отдельных элементов или частей (подсистем) системы.
/лобальные характеристики технических систем можно разбить на следующие группы:
- •мощностные (характеристики производительности), описывающие скоростные качества системы, измеряемые, например, количеством задач, выполняемых вычислительной системой за единицу времени, или количеством пакетов, передаваемых в компьютерной сети за единицу времени;
- • временные (характеристики оперативности), описывающие временнь/е аспекты функционирования системы, например время выполнения задач в вычислительной системе или время задержки пакетов при передаче в компьютерной сети;
- • надежностные (характеристики надежности), описывающие надежность функционирования системы;
- • экономические (стоимостные) в виде стоимостных показателей, например, стоимость технических и программных средств вычислительной системы, затраты на эксплуатацию компьютерной сети и т.п.;
- • прочие: массогабаритные, энергопотребления, тепловые и т.п.
Параметры можно интерпретировать как входные величины по
отношению к системе, а характеристики — как выходные величины, зависящие от параметров и определяемые в процессе анализа системы (рисунок 6).
Рисунок 6. Интерпретация параметров и характеристик
В этом случае закон функционирования системы можно представить в виде: где /с — функция, функционал, логические условия, алгоритм, таблица или словесное описание, определяющее правило (закон) преобразования входных величин (параметров) в выходные величины (характеристики); Н(?) — вектор характеристик Н=<У,Т,ЭДС, ?>, зависящий от текущего момента времени ?
« > 0); зду И X — векторы параметров структурных, функциональных, нагрузочных и внешней среды соответственно; V, Т, ЭД С и 2 — векторы мощностных (производительности), временных, надежностных, экономических и прочих характеристик соответственно.
В некоторых литературных источниках не делается различия между параметрами и характеристиками. Более того, одни и те же величины могут называться то параметрами, то характеристиками.
Введенные выше определения четко разделяют описывающие систему величины на две группы: «параметры» и «характеристики». Характеристики системы являются функциями параметров, то есть изменение какого-либо параметра приводит к изменению характеристик системы.
В то же время следует помнить, что «параметры» и «характеристики» — понятия относительные. Это можно показать на следующем примере. Если выполняющий некоторые задачи компьютер рассматривается как система, одним из элементов которой является процессор, то производительность (быстродействие) процессора является параметром, изменение которого приведет к изменению такой величины, как время выполнения задачи, которая в данном случае представляет собой характеристику системы. Если же процессор рассматривается как система, состоящая из арифметико-логического устройства, устройства управления, регистровой памяти и т.д., то быстродействие процессора будет являться характеристикой, которая зависит от параметров входящих в ее состав элементов. Можно было бы сказать, что параметры системы в основном описывают элементы системы и их взаимосвязь (как структурную, так и функциональную), а характеристики описывают систему в целом. Однако это будет не совсем корректно, поскольку характеристики могут описывать как систему в целом (глобальные характеристики), так и её отдельные элементы и подсистемы (локальные характеристики).
Еще одним важным моментом при обсуждении термина «характеристика» является выяснение его отличия от термина «показатель эффективности».
Судя по определениям, термины «показатель эффективности» и «характеристика» — близкие понятия. Можно даже предположить, что это одно и то же. Однако между ними существует определенное различие.
Во-первых, как сказано выше, показатель эффективности всегда имеет количественный смысл, т.е. представляется в виде количественной оценки, в то время как характеристика может качественной. Так, например, при описании вычислительных систем и сетей широко используются такие характеристики, как открытость, масштабируемость, гибкость, информационная безопасность и т.п., количественное задание которых либо достаточно условно, либо вообще невозможно.
Во-вторых, множество показателей эффективности при исследовании некоторой системы зависит от её назначения, в то время как характеристики описывают всю совокупность свойств системы. При этом возможно, что некоторые характеристики являются несущественными. Например, если компьютер предназначен для использования в космосе или на борту самолета, то важными показателями эффективности являются его вес и энергопотребление. Если же компьютер предназначен для решения сложных задач моделирования, оптимизации или игровых задач (например, шахматных), требующих большой вычислительной мощности, то более актуальными становятся такие показатели эффективности как производительность, время реакции, а вес и энергопотребление могут вообще не иметь никакого значения.
Таким образом, совокупность всех характеристик системы полностью описывает все свойства системы, в то время как множество показателей эффективности, являясь подмножеством характеристик, отражает только определённые свойства системы, представляющиеся существенными в процессе конкретных исследований.
Свойство, параметр, характеристика
Под СВОЙСТВОМ будем понимать словесное, в том числе сравнительное, описание особенностей материала. Например, медь — хороший проводник, стеклотекстолит прочнее гетинакса, керамика отличается высокой теплостойкостью. Для точной оценки свойства нужно его количественное выражение, то есть, ПАРАМЕТР. Так, электропроводность характеризуется удельным электрическим сопротивлением, прочность — временным пределом прочности на разрыв, теплостойкость — нагревостойкостью и так далее.
Параметры, характеризующие свойства материалов, определяют экспериментально по результатам испытаний. Для проведения испытаний используют специально подготовленные образцы материалов и испытательные установки. Проводят испытания по методикам, изложенным в соответствующих государственных или отраслевых стандартах.
Параметры материалов не являются неизменными величинами, они подвержены воздействию множества внешних факторов. Изменение параметра под действием внешнего фактора может быть отражено в виде ХАРАКТЕРИСТИКИ, которая представляет собой функциональную зависимость параметра от внешнего фактора.
Для получения характеристики проводят ряд экспериментов по определению параметра при различных значениях внешнего фактора. Полученные таким образом табличные данные можно преобразовать в график, а также аппроксимировать аналитической функцией.
Универсальными внешними факторами, от которых зависят все параметры всех материалов, являются температура и время. Из этого можно сделать вывод о том, что все параметры всех материалов абсолютно нестабильны, однако степень нестабильности различна и в ряде случаев может быть уменьшена. Так, для уменьшения температурной нестабильности материала изменяют его состав (пример — сплав суперинвар, имеющий минимальный температурный коэффициент линейного расширения); для уменьшения временной нестабильности, которая и сама по себе с течением времени уменьшается, пластины кварцевых резонаторов подвергают обработке, называемой «искусственным остариванием». Если нет возможности уменьшить температурную нестабильность, сужают диапазон изменения внешнего фактора, например, помещают чувствительные элементы в термостат.
Что такое параметры? Значение слова
С этим существительным все мы сталкиваемся практически каждый день. Причем совершенно в разных сферах. Речь идет о слове «параметр» (или «параметры»). Какое же оно значение имеет? Откуда пришло? В каких отраслях чаще всего используется? Давайте найдем ответы на эти вопросы.
Происхождение изучаемого существительного
Прежде чем узнать, что означает слово «параметры», стоит узнать о его этимологии.
Как и большинство специфических терминов, этот был заимствован из древнегреческого языка. В давние времена в нем принялся глагол παραμετρέω («соизмеряю»). Именно от него и было образовано существительное «параметр».
В российский, украинский и другие славянские языки это название могло попасть через посредничество либо немецкого (Parameter), либо английского (parameter). Менее вероятно, но все же возможно, что оно пришло из французского (paramètre) или польского (parametr). В любом случае данный термин можно считать интернациональным, поскольку в большинстве языков мира он пишется и произносится почти идентично.
Общее определение слова «параметр»
Разобравшись с этимологией, стоит перейти к трактовке лексического значения рассматриваемого существительного.
Итак, что такое «параметры» (или «параметр»)? Так называется величина, с помощью которой характеризуются какие-то свойства, способности, состояние, размер или форма объекта, процесса, явления системы и т. п.
Стоит отметить, что в большинстве случаев, параметры можно измерить. Результатом этого является величина или число.
К примеру, покупая компьютер, всегда стоит узнавать у продавца о его параметрах. В данном случае речь идет об объеме жесткого диска и его разбивке (от этого зависит, сколько данных можно сохранить в памяти прибора и как быстро он будет работать), мощности процессора, типе материнской платы, версии операционной системы, установленной на компьютере («Виндовс», «Линукс») и т. п. Все это называется «параметрами компьютера». Они есть и у планшетов, ноутбуков, смартфонов и прочей современной «интеллектуальной» техники.
Стоит отметить, что у других электроприборов тоже есть подобные характеристики, однако они отличаются в зависимости от типа аппарата и его назначения.
Рассматриваемый термин используется не толь
Математические параметры
Узнав ответ на вопрос о том, что такое параметры, стоит подробнее рассмотреть значение данного термина в различных отраслях.
Довольно активно он используется в царице всех наук – математике. В ней изучаемый термин означает величину, числовые значения которой, предоставляют возможность выделить определенный элемент среди ему подобных.
Например, в уравнении параболы у = ах² + bx + с, величины, зашифрованные в литерах а, b и с – это и есть параметры. В зависимости от того, какие значения им соответствуют, отличаются и параболы.
Кроме указанного выше, в математике есть еще один способ трактовки изучаемого термина. Так именуется дополнительная переменная величина, используемая для параметрического представления функции.
Технический параметр
Разобравшись с тем, что такое параметры в математике, стоит обратить внимание на значение данного термина в технике. В данной области так именуют характеристику определенного свойства процесса или объекта, допускающую количественную оценку.
Например, это может быть масса, скорость, размер или мощность.
Технические параметры по типу отношения к объекту или процессу делятся на: внешние и внутренние
В зависимости от вида процессов или объектов в технике, выделяются: механические (натяжение, масса, коэффициент трения), теплотехнические (удельная теплоемкость, плотность, коэффициент теплопроводности) и электрические параметры (индуктивность, сопротивление и т. д.).
Характеристики системы (термодинамика)
В данной сфере такое название носят физические величины, с помощью которых описывается состояние термодинамической системы. К ним относится: давление, объем, температура, концентрация вещества и подобные.
Как и в случае с техническими, системные параметры также делятся на виды.
- Интенсивные — являются независимыми от массы всей системы. Это давление, температура, концентрация вещества, магнитная индукция и другие.
- Экстенсивные параметры системы – пропорциональны ее массе. К ним относится объем, внутренняя энергия, энтропия, энтальпия, свободная энергия и энергия Гиббса.
Использования в других сферах
Узнав, что такое параметры в математике, механике и термодинамике, стоит изучить, в каких еще областях применяется данный термин.
В сфере создания компьютерных программ, изучаемым существительным именуется переменная, которой присваивается значение константы, переменной и т.д.
- Весьма активно применяется данный термин в социологии. Ученые этой отрасли используют систему структурных параметров, которые позволяют им изучать структуру и характер современного общества.
Например, для взрывных скважин это такие параметры, как диаметр, глубина или угол наклона, а для карьеров – конечная глубина, запасы ископаемых и подобные. При системе открытой разработки месторождения также учитывают ее уникальные характеристики (ширина рабочей площадки, темпы углубления работ и подобные).
Кстати, многие из этих характеристик также берутся во внимание при составлении графика тренировок для спортсменов, а также при подборе различных снарядов.
Данный список далеко не полный, поскольку практически в каждой отрасли приходится учитывать параметры. Также данный термин применяется в логике, логистике, медицине, биологии, химии и т. п.
Какие можно подобрать к слову «параметры» синонимы?
Разобравшись со значение и сферой применения изучаемого существительного, стоит обратить внимание на то, можно ли подобрать к нему синонимы.
Стопроцентного аналога для этого термина нет, однако, в зависимости от сферы применения, его можно заменять следующими словами: характеристики, величины, меры, размеры, габариты, формат, норма.
Статистика против параметра: в чем разница?
В области логической статистики есть два важных термина, между которыми вы должны знать разницу: статистика и параметр .
В этой статье приводится определение каждого термина, а также пример из реальной жизни и несколько практических задач, которые помогут вам лучше понять разницу между двумя терминами.
Статистика против параметра: определения
Статистика – это число, описывающее некоторую характеристику выборки.
Параметр — это число, описывающее некоторую характеристику совокупности.
Напомним, что совокупность представляет собой каждый возможный отдельный элемент, который вы хотите измерить, в то время как выборка представляет собой просто часть совокупности.
Например, вас может заинтересовать определение средней высоты пальм во Флориде. Вокруг штата могут быть десятки тысяч пальм, а это значит, что обойти и измерить высоту каждой из них будет практически невозможно.
Вместо этого вы можете выбрать случайную выборку из 100 пальм и найти среднюю высоту деревьев только в этой выборке. Предположим, что среднее значение равно 36 футам.
В этом примере население — это каждая пальма во Флориде. Выборка представляет собой группу из 100 деревьев, которые мы выбрали случайным образом.
Статистика — это средняя высота деревьев в нашей выборке — 36 футов.
Параметр представляет собой истинную среднюю высоту всех пальм во Флориде, которая неизвестна, поскольку мы никогда не сможем измерить каждую пальму в штате.
Параметр — это значение, которое мы действительно хотим измерить, а статистика — это значение, которое мы используем для оценки значения параметра, поскольку статистику получить намного проще.
Часто используемые статистические данные и параметры
В предыдущем примере нас интересовало измерение среднего значения генеральной совокупности , но есть много других параметров генеральной совокупности, которые нам может быть интересно измерить.
В следующей таблице показан список общих параметров, которые могут быть интересны для измерения, а также соответствующие статистические данные выборки.
Обратите внимание, что мы записываем параметры и статистику, используя разные символы.
| Измерение | Пример статистики | Параметр населения | | — | — | — | | Иметь в виду | Икс | мю (мю) | | Стандартное отклонение | с | σ (сигма) | | Дисперсия | с 2 | σ 2 (сигма в квадрате) | | Доля | п | π (пи) | | Корреляция | р | р (ро) | | Коэффициент регрессии | б | β (бета) |
В любой задаче нас всегда интересует измерение параметра популяции. Однако зачастую измерение каждого отдельного элемента совокупности занимает слишком много времени, слишком дорого или просто невозможно, поэтому вместо этого мы рассчитываем выборочную статистику и используем эту статистику для оценки истинного параметра совокупности.
Статистика против параметра: практические задачи
Следующие практические задачи помогут вам лучше понять разницу между статистикой и параметрами.
Сначала прочитайте задачу. Затем попытайтесь определить статистику и параметр в каждой задаче. Правильный ответ будет указан под каждой задачей, чтобы вы могли проверить свою работу.
Проблема №1
Исследователь хотел бы найти средний размах крыльев определенного вида птиц. Она собирает случайную выборку из 50 птиц, измеряет размах крыльев каждой птицы и обнаруживает, что средний размах крыльев составляет 15,6 дюйма.
Ответ: Параметр , который интересует исследователя, — это средний размах крыльев для всей популяции данного конкретного вида птиц. Статистика представляет собой среднее значение выборки, которое оказывается равным 15,6 дюймам.
Проблема №2
Избирательный совет хочет понять, какая доля взрослых в определенном городе поддерживает тот или иной налоговый закон. Они получают случайную выборку из 1000 взрослых и обнаруживают, что 34% поддерживают закон.
Ответ: Параметр , в измерении которого заинтересован совет, — это доля всех взрослых жителей города, поддерживающих налоговый закон. Статистика представляет собой долю выборки, которая оказывается равной 34%.
Проблема №3
Группа экономистов хочет оценить стандартное отклонение доходов взрослых в определенной стране. Они получают случайную выборку из 10 000 взрослых и обнаруживают, что стандартное отклонение их доходов составляет 12 500 долларов.
Ответ: Параметр , в измерении которого заинтересована команда экономистов, — это стандартное отклонение доходов всех взрослых жителей страны. Статистика представляет собой стандартное отклонение выборки, которое оказывается равным 12 500 долларов.
Проблема №4
Исследователь хочет оценить среднее потребление кофе студентами определенного университета. Он получает случайную выборку из 200 студентов и обнаруживает, что среднее потребление кофе составляет 2,2 чашки в день на одного студента.
Ответ: Параметр , который хочет измерить исследователь, — это среднее потребление кофе всеми студентами этого университета. Статистика представляет собой среднее значение выборки, которое составляет 2,2 чашки в день на одного ученика.