Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы системного анализа. Учебное пособие
.pdf
«науку об управлении и связи в животных и машинах». Такое
определение сформировалось у Винера, благодаря его особому
интересу к аналогиям процессов в живых организмах и машинах, однако оно неоправданно сужает сферу приложения кибернетики. Уже в своей следующей книге “Кибернетика и общество” Винер анализирует с позиций кибернетики процессы,
происходящие в обществе.
С кибернетикой Винера связаны такие продвижения, как
типизация моделей систем, выявление особого значения обратных связей в системе, подчеркивание принципа оптимальности
в управлении и синтезе систем, осознание информации как всеобщего свойства материи и возможности ее количественного
описания, развитие методологии моделирования вообще и в
особенности идеи математического эксперимента
с помощью
компьютера.
Параллельно, и как бы независимо, от кибернетики формировался еще один подход к науке о системах – общая теория
систем. Идея построения теории, приложимой к системам любой природы, была выдвинута австрийским биологом Л. Берталанфи. Один из путей реализации этой идеи Берталанфи видел
в том, чтобы отыскивать
структурное сходство законов, установленных в различных дисциплинах, и, обобщая их, выводить
общесистемные закономерности. Одним из важнейших достижений Берталанфи считается введение им понятия открытой
системы. В отличие от винеровского подхода, где изучаются
внутрисистемные обратные связи, а функционирование систем
рассматривается просто как отклик на внешнее воздействие,
Берталанфи подчеркивает особое значение обмена
веществом,
энергией и информацией (негэнтропией) с открытой средой.
Отправной точкой общей теории систем как самостоятельной науки можно считать 1954 г., когда было организовано
общество содействия развитию общей теории систем. Свой
первый ежегодник «Общие системы» общество опубликовало в
1956 г. В статье, помещенной в первом томе ежегодника, Берталанфи указал причины появления
новой отрасли знания. Су-
ществует общая тенденция к достижению единства различных
11
естественных и общественных наук. Такое единство может
быть предметом изучения общей теории систем.
Эта теория может быть важным средством формирования
строгих теорий в науках о живой природе и обществе. Развивая
объединяющие принципы, которые имеют место во всех областях знания, эта теория приблизит нас к цели – достижению
единства науки. Все это
может привести к достижению необхо-
димого единства научного образования.
Приведенный исторический экскурс показывает, что развитием системного анализа занимались ученые самых различных специальностей: Ампер – физик, Трентовский – философ,
Федоров – геолог, Богданов – медик, Винер – математик, Берталанфи – биолог. Это еще раз указывает на положение общей
теории систем – в центре человеческих знаний.
По степени
общности Дж. ван Гиг ставит общую теорию систем на один
уровень с математикой и философией.
Близко к общей теории систем на дереве научного знания
расположены другие науки, занимающиеся изучением систем:
кибернетика, телеология, теория информации, инженерная теория связи, информатика, системотехника, исследование операций и сопряженные с ними научные и
инженерные направле-
ния.
Кибернетики дают цели и информации такие определения, которые как нельзя лучше приспособлены для исследований, проводимых самими кибернетиками. Затем они заявляют,
что эти определения в равной степени подходят и для других
областей. Однако кое-кто из психологов и социологов понимает, что специфика изучаемых ими явлений
не отражена в определениях кибернетики, поэтому они усматривают в них только
метафоры или аналогии.
Таким образом, из всего вышесказанного следует, что необходима система понятий и способов измерений, которая выходила бы за пределы кибернетики и учитывала бы интересы
специалистов, изучающих поведение, как индивидуальное, так
и общественное. Эта система понятий
должна быть достаточно
общей, чтобы охватывать исследования многих типов явлений,
12
проводимых различными дисциплинами. Кроме того, желательно, чтобы она положила начало действительно междисциплинарным исследованиям. Общая теория систем, как дисциплина, претендующая на роль «скелета науки», возложила функцию разработки такой системы на себя.
Западные авторы Акофф и Эмери критически переработали обширный материал и предложили свою концепцию. Определения, которые
они дают многим понятиям, достаточно широки и отличаются полнотой, но, необходимо отметить, что
многие из этих определений слишком громоздки. Большое
внимание определению системы понятий уделяет Дж. ван Гиг.
Не обошли стороной этот вопрос и советские авторы А.И. Уемов, И.В. Блауберг, Э.Г. Юдин и др.
13
Глава 2
СИСТЕМЫ
2.1. Система
Системы окружают нас везде: каждый предмет, явление,
процесс – это система. Например, системой является любой живой организм, так как его клетки, ткани, органы взаимосвязаны.
Системами, конечно же, являются фирмы, корпорации, банки,
отрасли экономики, экономика в целом. Везде и во всем, где
можно выявить взаимосвязи, – можно говорить о системе. Понятие системы является центральной концепцией теории систем, кибернетики, системного анализа, всей системологии.
Сам термин «система» имеет греческое происхождение и
в буквальном переводе означает целое, составленное из частей.
Вообще, любой объект действительности, представляющий собой целостное множество элементов, можно назвать системой.
Это может быть набор посуды или же цветочная композиция.
Однако
альным и кажется нам несерьезным. Поэтому в современной
науке под системами обычно понимают такие сложные объекты, которые характеризуются не только множественностью, но
и разнотипностью образующих их элементов и связей.
системы, они постоянно его анализировали, а
определение системы до различной степени формализации.
система – совокупность или множество связанных между собой
элементов.
в таких случаях понятие «система» становится триви-
Поэтому очень многим авторам было интересно понятие
также развивали
К примеру, ван Гиг дает достаточно краткое определение:
14
Постепенно развивая это понятие, он определяет систему
как совокупность живых или неживых элементов, либо и тех и
других вместе. В конечном итоге он дает два варианта определения:
1. Система – совокупность частей или компонентов, связанных между собой организационно. При выходе из системы
части системы продолжают испытывать на себе ее влияние
и
претерпевают изменения.
2. Под системой понимают естественное соединение составных частей, самостоятельно существующих в природе, или
нечто абстрактное, порожденное воображением человека.
Приведем несколько обобщающих определений системы,
данных различными авторами.
1. Система – есть нечто целое.
2. Система – есть организованное множество.
3. Система – есть множество вещей, свойств и отноше-
ний (упрощенное определение
А. И. Уемова).
4. Система – есть множество элементов, образующих
структуру и обеспечивающих определенное поведение системы
в условиях окружающей среды.
5. Система – есть множество входов, выходов, состояний, характеризуемых функцией переходов и функцией выходов.
6. Система – есть комплекс элементов, находящийся во
взаимодействии.
7. Система – множество элементов, находящихся в отношениях или
связях друг с другом, образующая целостность
или органическое единство (толковый словарь).
8. Система – это множество объектов вместе с отношениями этих объектов.
9. Система – это полный, целостный набор элементов
(компонентов), взаимосвязанных и взаимодействующих между
собой так, чтобы могла реализоваться функция системы.
Эти определения, несмотря на краткость, достаточно пол-
ны, однако
, надо признать, что некоторые из них тяжело вос-
принимаются.
15
Нам представляется интересным определение Р. Эшби:
Система – любая совокупность переменных, которую наблюдатель выбирает из числа переменных, свойственных реальной «машине».
Наилучшим из всех встреченных определений считаем
определение Акоффа и Эмери:
Система – множество взаимосвязанных элементов, каждый из которых связан прямо или косвенно с каждым другим
элементом, а два любых подмножества
этого множества не мо-
гут быть независимыми.
Это определение достаточно полно, и, кроме того, оно
подходит для специалистов различных областей деятельности и
легко воспринимается.
Таким образом, можно сказать, что система S представляет собой упорядоченную пару S=(A, R), где A – множество элементов; R – множество отношений между A.
Позднее в
определениях системы появляется понятие це-
ли, наблюдателя (исследователя).
Для того чтобы выделить основные признаки систем, рассмотрим свойства систем, а также их классификацию.
СИСТЕМНЫЕ СВОЙСТВА
2.2.
Совокупность всех существенных свойств, которыми система обладает в каждый момент времени, представляет собой
состояние системы.
Свойство – это сторона проявления качества, а также сторона объекта, обусловливающая его отличие от других объектов или же сходство с ними, проявляющаяся при взаимодействии с другими объектами.
Характеристика – то, что отражает определенное
свойство
системы.
Из определения «системы» следует, что главным свойством системы является целостность, единство, достигаемое посредством определенных взаимосвязей и взаимодействий элементов системы и проявляющееся в возникновении новых
16
свойств, которыми отдельные элементы системы не обладают.
Это свойство получило название эмерджентности (от англ.
emerge – возникать, появляться). Существует несколько определений эмерджентности:
1. Эмерджентность – это степень несводимости свойств
системы к свойствам элементов, из которых она состоит.
2. Эмерджентность – это свойство систем, обусловли-
вающее появление новых свойств и качеств, не присущих элементам, входящим в состав системы.
Эмерджентность – принцип противоположный редукционизму, который утверждает, что целое можно изучать, расчленив его на части, и затем, определяя их свойства, установить
свойства целого.
Несмотря на то что свойству эмерджентности очень близко свойство целостности системы, отождествлять их нельзя.
Целостность системы означает, что каждый элемент сис
темы вносит свой вклад в реализацию целевой функции системы.
И целостность, и эмерджентность являются интегративными свойствами системы. Наличие интегративных свойств
является одной из важнейших черт системы. Целостность проявляется в том, что система обладает собственной закономерностью функциональности и имеет собственную цель.
Организованность – сложное свойство систем, заключающееся
в наличии структуры и поведения (функционирования). Компоненты – это непременные атрибуты систем, те
структурные образования, из которых состоит целая система,
без чего она не может существовать и нормально функционировать.
Функциональность – это проявление определенных
свойств (функций) системы при ее взаимодействии с внешней
средой. Здесь же определяется цель системы, т.е. желаемый
ко-
нечный результат.
Структурность – это упорядоченность системы. Она
предполагает определенный набор и расположение элементов с
определенными связями между ними. Между функцией систе-
-
17
мы и ее структурой существует взаимосвязь. Изменение содержания (функций) влечет за собой изменение формы (структуры), и наоборот.
Поведение, под которым понимаются действия, изменения, функционирование, также представляет собой важнейшее
свойство системы. Считается, что именно поведение системы
связано с окружающей средой, а также с другими системами, с
которыми она вступает
в определенные взаимоотношения.
Поведение – это процесс целенаправленного изменения
системы во времени. Необходимо помнить, что в отличие от
управления, когда изменение состояния системы достигается за
счет внешних воздействий, поведение реализуется исключительно самой системой, исходя из собственных целей.
Поведение каждой системы объясняется структурой систем низшего порядка, из которых состоит данная
система, и наличием признаков равновесия (гомеостаза). В соответствии с
признаком равновесия система имеет определенное состояние
(состояния), которое является для нее предпочтительным. Поэтому поведение систем описывается в терминах восстановления этих состояний, когда они нарушаются в результате изменения окружающей среды.
Развитие, которое иногда называют ростом, является так-
очень важным свойством систем. Часто развитие рассматри-
же
вают как важнейшую составляющую часть поведения.
Напомним, что одним из первичных, а следовательно, основополагающих атрибутов системного подхода является недопустимость рассмотрения объекта вне его развития, под которым понимается необратимое, направленное, закономерное изменение материи и сознания. В результате возникает новое качество
или состояние объекта. Отождествление терминов «развитие» и «движение» позволяет выразиться в таком смысле, что
вне развития немыслимо существование материи, в данном
случае – системы. Наивно представлять себе развитие, происходящее стихийно. В бесконечном множестве процессов, кажущихся на первый взгляд чем-то вроде броуновского (случайного, хаотичного) движения, при пристальном
внимании и изу-
18
чении вначале проявляются контуры тенденций, а затем и довольно устойчивые закономерности. Эти закономерности по
природе своей действуют объективно, т.е. не зависят от того,
желаем ли мы их проявления или нет. Незнание законов и закономерностей развития – это блуждание в потемках.
Поведение системы определяется характером реакции на
внешние воздействия.
Устойчивость
– это фундаментальное свойство систем.
Под устойчивостью понимают способность системы противостоять внешним возмущающим воздействиям. Именно от того,
насколько устойчива система, зависит продолжительность ее
жизни.
Все простые системы имеют пассивные формы устойчивости: прочность, сбалансированность, регулируемость, гомеостаз. А для сложных систем определяющими являются активные формы: надежность, живучесть и адаптируемость.
Если перечисленные формы устойчивости простых систем (кроме прочности) касаются их поведения, то определяющая форма устойчивости сложных систем носит в основном
структурный характер.
Надежность – это свойство сохранения структуры системы, несмотря на гибель отдельных ее элементов с помощью их
замены или дублирования. Под живучестью понимают активное подавление вредных качеств
. Таким образом, можем сделать вывод о том, что надежность является более пассивной
формой, чем живучесть.
Адаптируемость – это свойство системы изменять свое
поведение или структуру с целью сохранения, улучшения или
приобретения новых качеств в условиях изменения внешней
среды. Обязательным условием возможности адаптации является наличие обратных связей.
Всякая реальная система
существует в среде. Связь между
ними бывает настолько тесной, что определять границу между
ними становится сложно. Поэтому выделение системы из среды
связано с той или иной степенью идеализации.
19
Можно выделить два аспекта взаимодействия системы и
среды:
• во многих случаях принимает характер обмена между
системой и средой (веществом, энергией, информацией и пр.);
• среда обычно является источником неопределенности
для систем.
Воздействие среды может быть пассивным либо активным (антагонистическим, целенаправленно противодействующим системе).
Поэтому в общем случае среду следует
рассматривать не
только как безразличную, но и антагонистическую по отношению к исследуемой системе.
2.3. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ
Предпримем попытку классифицировать системы (рис.
2.1 и 2.2.)
Классификацией называется разбиение на классы по наиболее существенным признакам. Под классом понимается совокупность объектов, которые обладают общими признаками.
Признак или же совокупность признаков, по которым объекты
объединяют в классы, является основанием классификации.
Системе может быть присвоен один или несколько признаков,
а следовательно, ей можно найти место в различных
классификациях. Как правило, целью классификации является
ограничение выбора подходов к отображению систем, а также
выработка языка описания, подходящего для соответствующего
класса.
По содержанию различают реальные (материальные), объективно существующие системы, и абстрактные (концептуальные, идеальные) системы, являющиеся продуктом мышления.
Реальные системы делят на
естественные и искусственные. Естественные системы иногда называют природными, а
искусственные – антропогенными системами. Искусственные
системы создаются человечеством для своих нужд или образуются в результате целенаправленных усилий.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]