
- •Прикладной системный анализ
- •Оглавление
- •Введение
- •1. Возникновение и развитие системных представлений
- •1.1. Роль системных представлений в практической деятельности
- •1.2. История развития системных представлений
- •1.3. Контрольные вопросы
- •2. Модели и моделирование
- •2.1. Моделирование – неотъемлемый этап любой человеческой деятельности
- •2.2. Способы воплощения моделей
- •2.3. Соответствие между моделью и реальностью: различия
- •2.4. Соответствие между моделью и реальностью: сходство
- •2.5. Контрольные вопросы
- •3. Системы. Модели систем
- •3.1. Первое определение системы
- •3.2. Модель черного ящика
- •3.3. Модель состава системы
- •3.4. Модель структуры системы
- •3.5. Второе определение системы. Структурная схема системы.
- •Графы, соответствующие различным структурам: а) линейная структура; б) древовидная структура; в) матричная структура; г) сетевая структура.
- •3.6. Динамические модели систем
- •Большие и сложные системы
- •Искусственные и естественные системы
- •Контрольные вопросы
- •Роль измерений в создании моделей систем
- •Эксперимент и модель
- •Измерительные шкалы
- •Контрольные вопросы
- •Выбор. Принятие решений
- •5.1. Многообразие задач выбора
- •Критериальный язык описания выбора
- •Групповой выбор
- •Выбор в условиях неопределенности
- •Достоинства и недостатки идеи оптимальности
- •Выбор и отбор
- •Контрольные вопросы
- •Декомпозиция и агрегатирование – процедуры системного анализа
- •6.1. Анализ и синтез в системных исследованиях
- •Модели систем как основания декомпозиции
- •Алгоритмизация процесса декомпозиции
- •Агрегатирование, эмерджентность, внутренняя целостность систем
- •Виды агрегатирования
- •Контрольные вопросы
- •О неформализуемых этапах системного анализа
- •7.1. Что такое системный анализ?
- •Формулирование проблемы
- •Выявление целей
- •Формирование критериев
- •Генерирование альтернатив
- •Алгоритмы проведения системного анализа
- •7.7. Рабочие этапы реализации системного анализа.
- •7.8. Некоторые практические результаты применения системного анализа
- •7.9. Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Некоторые мысли о ключевых понятиях са
- •Литература
- •Содержание ргр
- •Образец ргр
- •1. Система: ручная граната ргд-5 Модель «черного ящика»
- •Модель состава
- •Модель структуры
- •2. Перечень параметров и измерительные шкалы, которые должны быть использованы при измерении их величин в данной системе
- •3. Агрегатирование
- •Алгоритм для решения проблемы
- •5. Формальный алгоритм
- •Вопросы к зачету по курсу
1.2. История развития системных представлений
Осознание системности мира и модельности мышления всегда отставало от эмпирической системности человеческой практики. Первым в явной форме поставил вопрос о научном подходе к управлению сложными системами Андре-Мари Ампер (1775-1836). При построении классификации всевозможных, в т.ч. и несуществующих наук (1834 г.) он выделил специальную науку об управлении государством и назвал ее кибернетикой (у греков под кибернетикой понималось искусство управления кораблем). Примерно в это же время польский философ Бронислав Трентовский (1808-1869) читал во Фрайбургском университете курс лекций, содержание которого опубликовал в 1843 г. Его книга называлась «Отношение философии к кибернетике как искусству управления народом». Он подробно говорит, как трудно управлять человеческими группами, как надо для этого знать все их особенности, стремления людей и игру страстей. Ведь у каждого из них свои цели, свои желания. Не существует человеческих коллективов, которым чужды были бы те или иные противоречия. Но эти противоречия находятся в неразрывном единстве, ибо люди нужны друг другу: каждый вроде и сам по себе, но в то же время он ничто вне организации. Общество и любая его часть (любой коллектив и любой индивид) — это всегда противоречивое единство, и в разрешении противоречий заложено его развитие. И с этих позиций он изучает задачи управления и управляющего. Руководитель — кибернет, по терминологии Б. Трентовского, — должен уметь примирять различные взгляды и стремления, использовать их на общее благо, создавать и направлять деятельность различных институтов так, чтобы из противоречивых стремлений рождалось бы единое поступательное движение.
Примерно через полвека системная проблематика снова оказалась в поле зрения науки. На этот раз внимание было сосредоточено на структуре и организации систем. В 1891 г. Евграф Степанович Федоров (1853-1919) опубликовал открытие, что может существовать только 230 различных типов кристаллической решетки, хотя любое вещество при определенных условиях может кристаллизоваться. Важно было осознать, что все разнообразие природных тел реализуется из ограниченного и небольшого числа исходных форм. Развивая системные представления, Федоров установил, что главным средством жизнеспособности и прогресса систем является не приспособленность, а способность к приспособлению, не стройность, а способность к повышению стройности.
Следующая ступень в изучении системности как самостоятельного предмета связана с именем Александра Александровича Богданова (Малиновского) (1873-1928). В 1911 г. вышел первый, а в 1925 г. третий том его книги «Всеобщая организационная наука (тектология)». Все явления в этой книге рассматриваются как непрерывные процессы организации и дезорганизации. Уровень организации тем выше, чем сильнее свойства целого отличаются от простой суммы свойств его частей. Основное внимание уделяется закономерностям развития организации, рассмотрению свойств устойчивого и изменчивого, значению обратных связей, учету собственных целей организации, роли открытых систем.
По настоящему явное и массовое усвоение системных понятий началось с 1948 г., когда американский математик Норберт Винер (1894-1964) опубликовал книгу под названием «Кибернетика». Кибернетика - это наука о системах, воспринимающих, хранящих, перерабатывающих и использующих информацию (А.Н. Колмогоров). Другое определение кибернетики – кибернетика – это наука об оптимальном управлении сложными системами (А.И. Берг). Эти определения признаны весьма общими и полными. Из них видно, что предметом кибернетики является исследование систем. Причем для нее несущественна природа этой системы. С кибернетикой Винера связаны такие продвижения в развитии системных представлений, как типизация моделей систем, выявление особого значения обратных связей в системе, подчеркивание принципа оптимальности в управлении и синтезе систем и т.д.
Современный прорыв в исследовании систем совершен бельгийской школой во главе с Ильей Романовичем Пригожиным (1917-2003). Развивая термодинамику неравновесных физических систем (Нобелевская премия 1977 г.), он понял, что обнаруженные им закономерности относятся к системам любой природы. Пригожин предложил новую, оригинальную теорию системодинамики. Согласно его теории, материя не является пассивной субстанцией, ей присуща спонтанная активность, вызванная неустойчивостью неравновесных состояний, в которые рано или поздно приходит любая система в результате взаимодействия с окружающей средой. Важно, что в такие переломные моменты (называемые особыми точками или точками бифуркации) принципиально невозможно предсказать, станет ли система менее или более организованной.
В качестве примеров неравновесных систем можно привести образование т.н. ячеек Бенара, которые образуют регулярные структуры на поверхности кипящего масла. Другой известный пример это реакция Белоусова – Жаботинского – химическая колебательная система, которая состоит в окислении малоновой кислоты броматом калия в присутствии соответствующего катализатора (церий, марганец). В различных экспериментальных условиях у одной и той же системы могут наблюдаться различные формы самоорганизации – химические часы, устойчивая пространственная дифференциация или образование волн химической активности на макроскопических расстояниях.