Тестовые задания

1) Взаимозависимость знаний в области теории и практики исследования систем.

2) Принцип иерархического построения систем в природе.

3) Понятие системные свойства. Гармонизация информационных связей в системе.

4) Понятие системы как семантической модели.

5) Аксиомы задания системы и их содержание.

6) Содержание системного анализа. Цели и задачи анализа.

7) Содержание синтеза систем. Цели и задачи синтеза.

8) Характеристики сложных систем.

9) Классификация систем, классификационные признаки

Литература

1) Алексеева М. Б., Балан С. Н. Основы теории систем и системного анализа: Учеб. пособие. - СПб.: СПбГИЭУ, 2002. - 88 с.

2) Лапыгин Ю.Н. Системное управление / 4-е изд., перераб. и доп. – Владимир: ВлГУ, 2006. – 198с.

Лекция 2. Определение системы и концепция риска в задачах системного анализа

1. Определение системы

Система - термин, используемый в тех случаях, когда хотят охарактеризовать исследуемый или проектируемый объект как нечто целое (единое), сложное, о котором невозможно сразу дать представление, показать его, изобразить графически или описать математическим выражением (формулой, уравнением и т.п.).

Определения системы. Существует несколько десятков опре­делений этого понятия Их ана­лиз показывает, что определение понятия система изменялось не только по форме, но и по содержанию.

Рассмотрим основные и принципиальные изменения, которые происходили с определе­нием системы по мере развития теории систем и использования этого понятия на практике [1].

В первых определениях в той или иной форме отмечалось, что система - это элементы (части, компоненты) a_i и с в я з и (от­ношения) r. между ними:

S = < A, R >, где А = {a,.}, R = {r},

Так, Л. фон Берталанфи определял систему как «комплекс вза­имодействующих компонентов» или как «совокупность эле­ментов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и со средой».

В Большой советской энциклопедии система определяется прямым переводом с греческого, что означает susthma - «состав», т.е. составленное, соединенное из частей.

Затем в определениях системы появляется понятие цель. Вна­чале - в неявном виде: в определении Ф.Е. Темникова «си­стема - организованное множество» (в котором цель появляется при раскрытии понятия организованное); в философском словаре система - «совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях между собой и образующих некоторое целостное един­ство». Потом - в виде конечного результата, системообразую­щего критерия, функции (см. определения В.И. Вернадского, У.Р. Гибсона, П.К. Анохина, М.Г. Гаазе-Рапопорта, а позднее - и с явным упоминанием о цели.

Символически эту группу определений представим следую­щим образом:

S = <А, R, Z>,

где Z - цель, совокупность или структура целей.

A={a_t}- мно­жества элементов.

R = {r}- отношения между элементами.

В некоторых определениях уточняются условия целеобразования - среда SR, интервал времени ДГ, т.е. период, в рамках ко­торого будут существовать система и ее цели, что сделано, на­пример, в определении В.Н. Сагатовского, которое также будет положено в основу одной из методик структуриза­ции целей (см. Методика структуризации целей и функций, осно­ванная на концепции системы, учитывающей среду и целеполага-ние): система «конечное множество функциональных элементов и отношений между ними, выделенное из среды в соответствии с определенной целью в рамках определенного временного интер­вала»:

S = <A_t R, Z, SR, AT>.

Далее в определение системы начинают .включать, наряду с элементами, связями и целями, также и наблюдателя N, т.е. лицо, представляющее объект или процесс в виде системы при их, исследовании или принятии решения (см. «Наблюдатель»):

S = <А, R, Z, N>.

На необходимость учета взаимодействия между изучаемой системой и исследователем указывал У.Р. Эшби [20]. Но первое определение, в которое в явном виде включен наблюдатель, дал Ю.И. Черняк: «Система есть отражение в сознании субъекта (ис­следователя, наблюдателя) свойств объектов и их отношений в решении задачи исследования, познания»:

S = <А, Qb,R,Z,N>.

В последующих вариантах этого определения Ю.И. Черняк стал учитывать и язык наблюдателя L_N, начиная с определения:

«Система есть отображение на языке наблюдателя (исследовате­ля, конструктора) объектов, отношений и их свойств в решении задачи исследования, познания»:

S =<A,Q_K,R_tZ,N,L_N>.

В определениях системы бывает и большее число составляю­щих, что связано с необходимостью дифференциации в конкрет­ных условиях видов элементов, связей и т.д.

Сопоставляя эволюцию определения системы {элементы и связи, затем - цель, затем - наблюдатель) и эволюцию использо­вания категорий теории познания, можно обнаружить сходство: вначале модели (особенно формальные) базировались на учете только элементов и связей, взаимодействий между ними, затем стало уделяться внимание цели, поиску методов ее формализо­ванного представления (целевая функция, критерий функциони­рования и т.п.), а начиная с 60-х гг. XX в., все большее внимание обращают на наблюдателя, лицо, осуществляющее моделирова­ние или проводящее эксперимент (даже в физике), т.е. лицо, при­нимающее решение.

С учетом этого и опираясь на более глубокий анализ сущнос­ти понятия системы, следует, по-видимому, относиться к этому понятию, как к категории теории познания, теории отражения.

Рассматривая различные определения системы и их эволюцию и не выделяя ни одно из них в качестве основного, можно не толь­ко обратить внимание на то, что сложно кратко определить та­кие (обычно интуитивно постигаемые) понятия, как система, но и осознать тот факт, что на разных этапах представления объек­та в виде системы, в различных конкретных ситуациях можно пользоваться разными определениями. Причем по мере уточне­ния представлений о системе или при переходе на другую страту ее исследования определение системы не только может, но и дол­жно уточняться.

Определение, включающее и элементы, и связи, и цель, и на­блюдателя, а иногда и его «язык» отображения системы, помога­ет поставить задачу, наметить основные этапы методики систем­ного анализа. Например, в организационных системах, если не определить лицо, компетентное принимать решения, то можно и не достичь цели, ради которой создается система. Но есть систе­мы, для которых наблюдатель очевиден. Иногда не нужно даже в явном виде использовать понятие цели.

Например, вариант теории систем Ю.А. Урманцева, со­зданный им для исследования относительно невысоко развитых биологических объектов типа растений, не включает понятие цели как не свойственное для этого класса объектов, а понятие целе­сообразности, развития отражает в форме особого вида отноше­ний - законов композиции.

Таким образом, при проведении системного анализа нужно прежде всего отобразить ситуацию с помощью как можно более полного определения системы, а затем, выделив наиболее суще­ственные компоненты, влияющие на принятие решения, сформу­лировать «рабочее» определение, которое может уточняться, рас­ширяться или сужаться в зависимости от хода анализа.

«Рабочее» определение системы помогает исследователю (раз­работчику) начать ее описание. Далее для того, чтобы правиль­но выбирать необходимые элементы, связи, их свойства и другие составляющие, входящие в принятое «рабочее» определение сис­темы, нужно, чтобы лица, формирующие это первоначальное, вербальное представление системы, в одинаковом смысле исполь­зовали указанные понятия.

Выбор определения системы отражает принимаемую концеп­цию и является фактически началом моделирования. Поэтому с самого начала целесообразно представлять определения в симво­лической форме, способствующей более однозначному пониманию ее всеми участниками разработки или исследования системы.

Взгляд на определение системы как на средство начала ее ис­следования и стремление сохранить целостность при преобразо­вании или проектировании системы побудили автора этого раз­дела предложить определение, в котором система не расчленяется на самые элементарные частицы (т.е. не разрушается полностью), что делается в уже приведенных определениях, а представляется как совокупность укрупненных компонентов, принципиально не­обходимых для существования и функционирования исследуемой или создаваемой системы [1]:

S = <{Z}, {Str}, {Tech}, {Cond}>, def

где {Z} - совокупность или структура целей;

{Str} - совокупность структур (производственная, организационная и т.п.), реализующих цели;

{Tech} - совокупность технологий (методы, средства, алгоритмы и т.п.), реализующих систему;

{Cond} - условия существования системы, т.е. факторы, влияющие на ее создание, функционирование и развитие.

Это определение позволяет не разрушать исследуемую систе­му, а сохранять в ней основные ее структуры, преобразуя и разви­вая их в соответствии с поставленными целями, при создании же новой системы помогает получить целостную концепцию ее про­ектирования, реализовать целевой подход к созданию системы.

Рисунок 1 – Объективно существующие системы

Материальна или нематериальна система?

Бессмысленность спора о материальности и нематериальнос­ти системы показал В.Г. Афанасьев (рисунок 1): «...объективно су­ществующие системы - и понятие системы; понятие системы, ис­пользуемое как инструмент познания системы, - и снова реальная система, знания о которой обогатились нашими системными пред­ставлениями, - такова диалектика объективного и субъективно­го в системе...».

В связи с обсуждаемым вопросом обратим внимание на то, что в Большой советской энциклопедии наряду с приведенным определением дается следующее: система - «объективное един­ство закономерно связанных друг с другом предметов, явлений, а также знаний о природе и обществе», т.е. подчеркивается, что понятие элемента (а следовательно, и системы) мож­но применять как к существующим, материально реализованным предметам, так и к знаниям об этих предметах или о будущих их реализациях.

Таким образом, в понятии система (как и в любой другой категории познания) объективное и субъективное составляют диа­лектическое единство, и следует говорить не о материальности или нематериальности системы, а о подходе к объектам исследования, как к системам, о различном представлении их на разных стадиях познания или создания.

Например, Ю.И. Черняк показывает, что один и тот же объект на разных этапах его рассмотрения может быть представ­лен в различных аспектах и соответственно предлагает одну и ту же систему отображать на разных уровнях существования: фило­софском (теоретико-познавательном), научно-исследовательском, проектном, инженерном и т.д. вплоть до материального вопло­щения.

Иными словами, в термин система на разных стадиях ее рас­смотрения можно вкладывать разные понятия, говорить как бы о существовании системы в разных формах.

Методика системного анализа (или модель системного иссле­дования) может разрабатываться не обязательно с охватом всего процесса познания или проектирования системы, а для одной из ее страт (что, как правило, и бывает на практике), и чтобы не возникало терминологических и иных разногласий между иссле­дователями или разработчиками системы, нужно прежде всего четко оговорить, о какой именно страте рассмотрения системы идет речь.

Виды систем. Существуют различные виды и классификации систем. Системы различают по назначению: ав­томатизированная система управления, информационно-по­исковая система, система нормативно-методического обес­печения управления, система организационного управления, автоматизированные системы различного вида.

Класси­фицируют системы по специальным признакам: статическая и динамическая, закрытая и открытая, целенаправленная. Важную роль в выборе методов моделирования играет классификация систем по степени организованности: хорошо организованная, плохо организованная (диффузная) система, самоорганизующаяся (развивающаяся) система.