Тема 1. Лекция 1. Введение в дисциплину

Введение 1

1. Системные представления в практической деятельности человека 2

2. Эволюция системных представлений 6

Введение

В современном мире специалисты в различных областях знаний постоянно сталкиваются с необходимостью решать сложные проблемы, порожденные сложностью самого окружающего мира, как естественного (природа), так и искусственного (техносфера). Для того, чтобы успешно с этой задачей справиться, недостаточно рассмотрения каких-то отдельных элементов, отдельных, частных вопросов. Необходимо рассматривать их, как мы говорим, в системе, с учетом множества взаимосвязей, множества специфических свойств. Для решения подобных задач, например, в области экологии (исследование устойчивости популяций животных, распространение загрязнений и т.п.), проектирования техники и т.п. было создано множество подходов, методов, приемов, которые в процессе своего развития и обобщения оформились в определенную технологию преодоления количественных и качественных сложностей.

Поскольку большие и сложные системы стали предметом изучения, управления и проектирования, потребовалось обобщение методов исследования таких систем и методов воздействия на них. Следовательно, появилась потребность в некоей прикладной науке, которая бы объединила теорию и технологию (практику) решения системных задач.Такие дисциплины возникали в разных областях практической деятельности, например:

 в инженерной деятельности: методы проектирования, инженерное творчество, системотехника;

 в экономике: исследование операций;

 в административном

 и политическом управлении: системный подход, футурология, политология;

 в прикладных научных исследованиях: «имитационное моделирование, методология эксперимента».

В конечном итоге развития этих дисциплин вызвало к жизни науку, которая получила название «системный анализ».Эта дисциплина для решения своих задач (ликвидации проблемы или выяснения ее причин) использует возможности различных наук и сфер деятельности. Она подразумевает использование математики, вычислительной техники, экспериментов (натурных и численных), моделирования.

На последнем слове следует остановиться. Наш курс называется «Системный анализ и моделирование процессов в техносфере». Таким образом, мы будем знакомиться с системным анализом не как с абстрактной дисциплиной, а в увязке с тем кругом проблем, которые вам, как специалистам, возможно, предстоит решать в вашей будущей деятельности. е. с разработкой математических моделей тех или иных явлений, происходящих в окружающей среде, в техносфере, или с проектированием систем обеспечения безопасности жизнедеятельности.

1. Системные представления в практической деятельности человека

Системность – это не какое-то придуманное учеными качество. Системен окружающий нас мир. Системно само человеческое мышление. Однако есть разные уровни системности. Применительно к человеческому знанию, человеческой деятельности это особенно заметно. Что такое появление проблемы? Это сигнал о недостаточной системности существующей деятельности. Что такое решение возникшей проблемы? Это успешный переход на новый, более высокий уровень системности. Утверждая это, в 1, авторы подчеркивают, что системность – это не столько состояние, сколько процесс.

Системно ли наше знание, наши представления? Возьмем то же слово «система» или «системность». Все вы, вероятно, смутно, интуитивно понимаете, что это такое, но попытка выразить словами эти понятия покажет, что это не так просто. То есть ваши представления системны, но уровень системности невысок, вы будете его повышать постепенно, в процессе изучения предмета.

Иерархия– структура с наличием подчиненности, т.е. неравнозначных связей между элементами, когда воздействия в одном из направлений оказывают гораздо большее влияние на элемент, чем в другом.

Мы легко употребляем в нашей речи слово «система» («солнечная», «нервная», «экологическая», «система мероприятий», «система уравнений», «система взглядов и т.п.). Самые очевидные и обязательные признаки систем мы можем отметить уже сейчас, а именно определенный состав, структурированность системы, взаимосвязанность составляющих ее частей,иерархичность,подчиненность организации всей системы определенный цели.

Это легко иллюстрируется на «биологическом» материале. Примером может служить организм животного человека. Действительно, организм – это система. Эта система представляет не простую совокупность составляющих ее элементов, подсистем (клеток, органов и т.д.), но совокупность взаимосвязанную, целью же ее служит поддержание гомеостаза – постоянства внутренней среды организма для обеспечения его жизнедеятельности.

В мире косной материи легко просматриваются все перечисленные признаки системы, за исключением, пожалуй, подчиненности определенной цели. Например, солнечная система – это не просто девять планет, обращающихся вокруг Солнца; их движения по орбитам взаимосвязаны, взаимозависимы: исчезновение одной из них, или изменение ее орбиты под действием какого-либо гипотетического внешнего воздействия повлияло бы на орбиты остальных составляющих системы, т.е. система в какой-то степени изменила бы свою внутреннюю структуру, оставаясь тем не менее, системой, единым целым. (Возможно, в каком-то смысле мы можем говорить здесь и о цели – сохранения устойчивости, постоянства).

Естествознание не задастся вопросом о цели существования физического мира. Это область телеологии¹. Однако, известен так называемый антропный принцип. В своем «слабом» варианте он гласит, что мир устроен таким образом, и значения физических констант таковы, чтобы во Вселенной могла существовать жизнь. В своем «сильном» варианте он сводится к тому, что устройство мира и значения физических констант приспособлены к условиямнаблюдателя, цель Вселенной - возникновение и развития человечества.

Кроме того, современные воззрения на процесс самоорганизации материи («синергетика» - рассмотрим далее) предполагает стремление неустойчивых неравновесных состояний систем к некоторым «точкам» - аттракторам, которые в некотором смысле мы может рассматривать как аналоги цели.

Системность человеческой деятельности. Если мы будет рассматривать практическую деятельность человека, то все перечисленные признаки систем здесь в самом деле очевидны. Действительно:

1) Всякое наше осознанное (неосознанные действия пока оставим в стороне) действие преследует определенную цель.

2) Во всяком действии легко увидеть его составные части, т.е. более мелкие действия.

3) При этом легко убедиться, что эти действия (составные части) должны выполняться не в произвольном порядке, а в определенной последовательности. Это и есть определенная, подчиненная цели взаимосвязанность составных частей, которая и является признаком системности.

Системность человеческой деятельности может быть также выражена через другое понятие – алгоритмичность. В последнее время понятие алгоритма из математики было перенесено на другие виды человеческой деятельности. Говорят об алгоритмах принятия управленческих решений, алгоритмах обучения, игры, алгоритмах изобретательства (г.Альтшуллер), алгоритмах творчества (Ю.Мурашковский, KienfluaslarojoKastalie?», Р. Зарипов «Машинный поиск вариантов при моделировании творческого процесса»). Здесь мы допускаем, что в алгоритме данной деятельности могут присутствовать и неформализованные действия, т.е. те, которые выполняются неосознанно.

Роль системных представлений в человеческой практике постоянно увеличивается, а с другой стороны растет сама системность человеческой практики.

Системность познания. Окружающий нас мир бесконечен. Человек же существует конечное время и располагает конечными материальными, энергетическими, информационными ресурсами. Но тем не менее человек получает мир и, идя долгой, извилистой тропой, совершая многочисленные ошибки, все же познает его верно, свидетельством чему является его практическая деятельность. А. Эйнштейн говорил, чтосамое удивительное в природе то, что она познаваема.

Следовательно, человеческое познание имеет какие-то особенности, которые позволяют разрешать противоречие между неограниченностью желаний человека познать мир и ограниченностью его возможностей сделать это, между бесконечностью природы и конечностью ресурсов человечества.

Такой особенностью является, прежде всего, наличие аналитического и синтетического образовмышления, т.е. способности канализу и синтезу.

Анализ– это разделение целого на части, представление сложного в виде совокупности более простых компонент.

Чтобы понять целое, сложное, нужен и обратный процесс – синтез.

Синтез– метод исследования, состоящий в познании изучаемого предмета, явления как единого целью, в единстве и взаимосвязи его частей.

Аналитичностьчеловеческого познания находит выражение, в частности, в выделении из единой натурфилософии различных наук. Процесс дифференциации наук, глубокое изучение все более узких вопросов идет и поныне.

Вместе с тем возникают так называемые «пограничные» науки, образующиеся как бы на стыке различных дисциплин, как, например, биохимия, биофизика.

Это уже процесс «синтеза»знаний. Другая, более высокая форма синтетических знаний реализуется в виде наук о самых общих свойствах природы (философия, математика). Такие науки как кибернетика, теория систем, теория организации, теория управления, инженерная психология, синтетичны по своей сути. В них соединяются естественные, технические и гуманитарные знания.

Осознание диалектического единства анализа и синтеза наступило не сразу, и в разные исторические эпохи системность мышления имела различный характер. Так, в истории познания человеком природы выделяют 4 стадии:

1-я – синкретическая – стадия нерасчлененного, недетализированного знания.

«…природа еще рассматривается в общем, как одно целое. Всеобщая связь явлений не доказывается в подробности: она является для греков результатом непосредственного созерцания» (Ф. Энгельс).На этой стадии формировалась так называемая натурфилософия – вместилище идей и догадок, ставших кXIII–XYстолетиям зачатками естественных наук.

2-я – аналитическая ( с XY–XVIвв) – мысленное расчленение и выделение частностей, приведшие к возникновению физики, химии и биологии и др. естественных наук. Для этой стадии характеренметафизическийспособ мышления.

3-я – синтетическая – воссоздание целостной картины Природы на основе ранее познанных частностей.

4-я – интегрально-дифференциальная (человечество еще только вступает в нее) призвана не только обосновать принципиальную целостность (интегральность) всего естествознания, но и сформировать действительно единую науку о Природе, рассматривая ее (Вселенную, Жизнь, Разум) как единый многогранный объект, с общими закономерностями развития.

Системность как свойство материи. Вернемся к вопросу о системности окружающего нас физического мира. Мы выяснили, что практической деятельности человека и его мышлению присуща системность. Но не специфическое ли это свойство человека, своего рода приспособление, выработанное для собственного удобства, упрощения своей деятельности в окружающем мире, а мир ничего не имеет общего с нашими представлениями о нем.

До самого последнего времени попытки ответить на этот вопрос лежали исключительно в области философии. И философы – материалисты и идеалисты, метафизики и приверженцы диалектики, агностики и те, кто был убежден в познаваемости мира имели по этому вопросу различные мнения. Так, материалист – метафизик Ф.Бэкон считал, что умственные построения полностью произвольны и ничему в природе не соответствуют. Он писал: «…Человеческий разум в силу своей склонности легко предполагает в вещах больше порядка и единообразия, чем их находит. И в то же время, как многое в природе единично и совершенно не имеет себе подобия, он придумывает параллели, соответствия и отношения, которых нет».Голландский философ – материалист XVII в Б.Спиноза высказывался в совершенно противоположном духе: «… порядок и связь идей та же, что порядок и связь вещей…» поскольку «…субстанция мыслящая и субстанция протяженная составляют одну и ту же субстанцию».

И. Кант считал, что мы должны «…предполагать систематическое единство природы непременно как объективно значимое и необходимое», а системность разума призвана искать в природе это вещество.

К.Маркс подчеркивал роль практики как критерия соответствия мышления человека действительности. Ленин неоднократно указывал, что познание есть бесконечный процесс приближения мышления к объекту, сопровождающийся возникновением противоречий и развитию их.

Действительно реальность и ее мысленное отображение не идентичны, не идентичны между собой естественные и искусственные системы. И тем не менее системность нашего мышления вытекает из системности мира Современная наука представляет мир как бесконечную иерархию систем, находящихся в непрерывном развитии.

Подводя некоторый итог, можно сделать следующее заключение.

Системность мира представляется в виде объективно существующей иерархии различно организованных взаимодействующих систем.

Системность мышления реализуется в том, что знания представляются в виде иерархической системы взаимосвязанных моделей.