Тема № 3. Типи та властивості систем

План

1. Класифікація систем.

2. Складні та великі системи. Суспільство як система. Особливості соціальних систем.

3. Властивості систем.

1. Класифікація систем

Залежно від мети дослідження та враховуючи велике різноманіття систем можна обрати різні принципи та підходи до їх класифікації. Класифікації завжди відносні. Система, у принципі, може бути одночасно охарактеризована декількома ознаками, тобто їй може бути знайдене місце одночасно в різних класифікаціях, кожна з яких може виявитися корисною при виборі методів моделювання.

Розглянемо найбільш вживану класифікацію систем. Принципи класифікації та класи систем подані у табл. 3.1.

Таблиця 3.1 – Класи та підкласи систем

з/п	Основа класифікації систем	Класи та підкласи систем
1.	За природою елементів	1.1. Матеріальні 1.2. Абстрактні (ідеальні)
2.	За походженням	2.1. Природні 2.2. Штучні 2.3. Змішані
3.	За взаємодією із зовнішнім середовищем	3.1. Відкриті 3.2. Закриті
4.	За спроможністю до руху (швидкість)	4.1. Статичні 4.2. Динамічні
5.	За характером цілей (призначенням)	5.1. Призначені для певної цілі (пасивні, каузальні) 5.2. Здатні обирати ціль і до неї прагнути (активні, цілеспрямовані)
6.	За характером детермінації	6.1. Детерміновані 6.2. Стохастичні
7.	За ступенем організованості	7.1. Добре організовані 7.2. Погано організовані 7.3. Самоорганізуючі 7.3.1. Самонавчаючі 7.3.2. Самовідновлювальні 7.3.3. Самовідтворюючі
8.	За способом управління	8.1. Управління ззовні 8.2. Самоуправління 8.3. З комбінованим управлінням
9.	За ступенем складності	9.1. Прості 9.2. Складні 9.3. Великі

1. За природою елементів розрізняють матеріальні та абстрактні (ідеальні) системи. Матеріальні системи – це системи матеріального світу, що поділяються на системи неорганічної природи (фізичні, геологічні, хімічні системи, інформація) та живі системи – організми, популяції, екосистеми. Особливий клас матеріальних живих систем утворюють соціальні системи від найпростіших соціальних об`єднань (родина, організація) до соціально-економічної системи суспільства.

До абстрактних систем відносяться системи, створені нашою свідомістю, котрі існують завдяки їй. Прикладами абстрактних систем є розмовна й літературна мова, математика, гіпотези, наукові знання і теорії, логічні системи тощо.

2. За походженням системи поділяються на природні, штучні та змішані (рис. 3.1). Природні системи – це багатокомпонентні об`єкти, які мають властивості систем і виникають внаслідок природних процесів (атом, молекула, організм, популяція, суспільство).

Рис. 3.1 - Класифікація систем за їх походженням

Штучна система – це система, яка створена людиною як засіб для досягнення певної мети. Вони включають як різноманітні технічні системи (від простих механізмів до найскладніших виробничих комплексів та інформаційних систем), так і організаційні системи, що складаються з груп людей, діяльність яких свідомо координується для досягнення певної мети або виконання деяких функцій (наприклад, система управління підприємством, система державного управління).

Змішані системи – це системи природного походження, які перетворені людиною для задоволення певних потреб, або системи, створені людиною, у яких природна частина відіграє більш важливу роль, ніж штучна. Наприклад, заповідник, лісове господарство, канал, парк культури, штучний супутник Землі.

Більш детальніше класифікація систем за їх походженням наведена на рис. 3.1.

Особливий клас утворюють соціально-економічні системи, що складаються із економічних, виробничо-технічних та соціальних підсистем, пов`язаних з роботою системи (місто, організація).

3. За взаємодією із зовнішнім середовищем розрізняють закриті (замкнені, автономні) та відкриті системи. Закрита система характеризується високим ступенем незалежності від оточуючого середовища. Наприклад, годинник. Доки в ньому існує джерело енергії, доти система не залежить від середовища.

Замкнені системи підпорядковані закону збільшення ентропії. Ентропія – це міра безладу, невпорядкованості системи. Всі процеси у замкнених системах відбуваються так, що невпорядкованість, дифузність, хаотичність системи тільки збільшується. Наприклад, тепло завжди передається від більш нагрітих тіл до менш нагрітих і розподіл температури у системі вирівнюється.

Відповідно до даного закону відбувається старіння живих організмів, руйнування будівель, гір і вирівнювання земної поверхні, остигання Сонця і загибель зоряних систем. У системі, де ентропія має найбільшу величину, припиняються усякі процеси обміну речовиною, енергією, інформацією. Збільшення ентропії веде до стихійного хаосу. Відповідно до цього, наприклад, замкнений Всесвіт чекає «теплова смерть», усякі закриті системи рано чи пізно гинуть. У відкритих системах внаслідок взаємодії з навколишнім середовищем відбуваються процеси, які призводять до зменшення ентропії, зростання упорядкованості систем.

Відкрита система в процесі своєї діяльності обмінюється із зовнішнім середовищем енергією, інформацією, речовиною, матеріалами через межі системи. Ця система має властивість тією чи іншою мірою пристосуватись до змін у зовнішньому середовищі і повинна це робити, щоб продовжувати своє існування та дію. За певних умов відкриті системи можуть досягати рівноважних станів, незмінних у часі, і в цих станах склад системи залишається незмінним, незважаючи на неперервну взаємодію з зовнішнім середовищем (стан динамічної рівноваги). Відкриті системи можуть зберігати високий рівень організованості та розвиватися в бік збільшення порядку та складності. Безумовно, значна більшість систем, особливо економічних, є відкритими, наприклад країна, суспільство, людина, фірма, організація. Навіть для монастира необхідно, щоб час від часу до нього приходили люди, надходили продукти, підтримувалися зв`язки з церквою, що заснувала його.

Поділ систем на відкриті і замкнені суто теоретичний, тому що абсолютно закритих систем практично не існує. Та або інша система може бути замкнена в тому сенсі, що вона не буде мати взаємодій із якоюсь частиною навколишнього середовища.

4. За спроможністю до руху (швидкість) розрізняють статичні та динамічні системи. У статичній системі фіксуються статичні взаємовідношення на певний момент. Опис структури статичної системи є початком систематизованого дослідження в певній галузі науки. Системи статичної структури корисні для створення теоретичної бази з метою подальшого аналізу та синтезу систем. Якщо система переходить із часом від одного стану до іншого, то такі системи називають динамічними.

5. За характером цілей (призначенням) виділяють системи, призначені для певної цілі (пасивні, каузальні) і системи, здатні обирати ціль і прагнути до неї (активні, цілеспрямовані).

Пасивні системи – це пристрої, створені для певної цілі і функціонують завжди так, щоб виконати цю ціль. Наприклад, автомобілі та літаки призначені для транспортування, будинки захищають від оточуючого середовища. Ціль цим системам внутрішньо не властива. Якщо каузальні системи і мають цільову функцію, то вона задається ззовні (творцем) і не може змінюватися довільно (характерно для закритих систем).

Активні системи – ті, що формують і реалізують дії з множини альтернативних для задоволення власних потреб. Цілі систем та способи їх вибору змінюються з часом, вони не лише пристосовуються до змін зовнішнього середовища, але й самі змінюють його у відповідності до цілей (що характерно для відкритих і самоорганізуючих систем).

У цілеспрямованих системах основою формування організації є чинники доцільності і визначення цілей. Вони спроможні до вибору своєї поведінки в залежності від внутрішньо властивої їм цілі. Наочним прикладом цих систем є людина, трудовий колектив.

Однак, не всякий колектив може бути системою, яка обирає ціль, наприклад, колектив комунального автотранспортного підприємства має одну ціль – забезпечення випуску автобусів на маршрут відповідно до встановленого графіка, тому слід відносити такий колектив до класу систем, призначених для певної цілі.

Головною відмінністю цілеспрямованих систем від пасивних є наявність інформаційних взаємодій.

6. За характером детермінації системи поділяються на:

1) детерміновані, у яких перехід з одного стану в інший (тобто поведінка системи) є визначеним;

2) стохастичні, у яких навпаки системний рух (розвиток) не є чітко визначеним та розглядається як випадковий процес.

7. Класифікація систем за ступенем організованості пов'язана з рівнем наших знань про систему, з моделями системи, які ми будуємо для вивчення системи, з пошуком шляхів вирішення проблеми в системі.

До добре організованих систем відносять ті системи, поведінка яких жорстко детермінована, у системі встановлені чіткі взаємозв'язки між складовими частинами, що забезпечують дію системи в цілому. Наприклад, більшість моделей фізики й технічніх наук (тролейбус, телевізор, холодильник, пральна машина тощо). У них взаємозв'язки окремих підсистем чітко організовані і система діє тільки таким чином, як це дозволяє внутрішня організація.

Поняття добре організованої системи використовують також для відображення ступеня наших знань про систему. Ті системи, про внутрішню будову яких знають досить добре, відносять до добре організованих. Так, для конструктора автомобіль є добре організованою системою, оскільки він досконально знає усі механізми і взаємозв'язок між ними, а для того, хто тільки починає вивчати автомобіль, не знає його складових частин і взаємодії між ними, автомобіль є дифузною, погано організованою системою.

Під погано організованими (дифузними) системами розуміють системи, в яких взаємодія частин не визначена однозначно, має випадковий характер. Типовим прикладом такої системи є газ, що знаходиться у певному об'ємі. Ознаки дифузної мають і організаційні системи, наприклад, поведінка людини не завжди однозначна, не завжди однозначна дія великого трудового колективу та ін.

Об'єкт або процес, що досліджується, уявляється у вигляді певного набору складових. Досліджуючи їх, одержують характеристики або закономірності (у випадку оргсистем - статистичні, економічні), і поширюють ці закономірності на всю систему в цілому. При цьому робляться відповідні застереження. Наприклад, при одержанні статистичних закономірностей їх поширюють на поведінку всієї системи з якоюсь імовірністю, котра оцінюється за допомогою спеціальних прийомів, які досліджуються математичною статистикою.

До самоорганізуючих систем відносяться системи, що мають механізми регулювання. Найбільш простими з них є механічні системи зі зворотним зв'язком. Вони складаються з двох частин: частини, яка підлягає управлінню, та керуючого пристрою (регулятора).

Працює така система наступним чином. Вихідна величина системи, чи інформація про її стан подається на регулятор. Регулятор залежно від вимог, які стоять перед системою, та від інформації, яка надійшла через зворотний зв'язок, регулює її роботу.

Для відображення об'єктів та процесів з великим ступенем невизначеності на початковому етапі постановки завдання у вигляді самоорганізуючих систем необхідно побудувати модель, яка б дозволяла відображати їхні властивості. Для цього накопичують інформацію про об'єкт, фіксуючи при цьому всі нові складові та зв'язки і застосовуючи їх (за допомогою знакової системи та правил), одержують відображення послідовних станів системи, що розвивається. Таким чином поступово створюється усе більш адекватна модель реального об'єкта, який досліджується, або об'єкта, який створюється.

Адекватність моделі оцінюється правильним відображенням у знаковій моделі елементів та зв'язків, необхідних для досягнення поставленої цілі дослідження або створення об'єкта.

Іншими словами, модель стає ніби своєрідним «механізмом» розвитку системи. Практична реалізація такого «механізму» в управлінні - розробка мови моделювання прийняття рішення. В основу такої мови (знакової системи) може бути покладений один із методів моделювання систем, які ми будемо вивчати в наступних темах. При моделюванні більш складних процесів «механізм» розвитку реалізується у формі методики системного аналізу.

До різновидів самоорганізуючих систем відносять:

- самонавчаючі системи - це системи, що мають здатність засвоювати й запам'ятовувати минулий досвід і змінювати свою поведінку відповідно до набутих знань;

- самовідновлювальні системи - це системи здатні відновлюватись повністю або частково. Живі організми та штучні системи, які відновлюються, здатні регенерувати певні органи, свої частини;

- самовідтворюючі - це системи, які можуть відтворювати подібні до себе системи, породжувати нові системи аналогічні собі. Це всі живі організми, які можуть мати потомство. Деякі штучні системи можуть створювати системи такі ж, як вони самі, наприклад роботи.