1.4. Из истории возникновения теории систем. Системная парадигма

По определению общая теория систем (ОТC) - наука об универсальных законах и принципах, распространяющихся одновременно на биологические, физические, социальные и др. явления.

До 1960 г. выделялись три ведущие школы в ОТС. Пер­ваясвязана с именемЛюдвига фонБерталанфи и его после­дователей (1930 г.). В этой школеОТС рассматривается как некоторая философия науки, изучающая функциональные междисциплинарные знания. Общая теория систем в начале противопоставлялась классической математике: ”создание математической общей теории систем противоречит, по мысли авторов, основным понятиям общей теории систем”. Развитие дискретной математики снимает это противоречие.

Вторая школасвязана с именем Норберта Винера (1948 г.) и его последователей, разработавших кибернетический подход в системных исследованиях на основе понятия управления. Изучение процессов управления имеет междисциплинарный характер. Это основа для информационных управляющих систем и первый реальный пример междисциплинарных исследований в области управления.

Третья школасвязана с понятием “сложной системы”. Представители этого направления: Герберт Саймон, Вл. Ив. Вернадский. Сложные системы: социальные, политические, экономические, искусственные и естественные. Идеи оптимизации здесь неприменимы из-за сложности и противоречивости протекающих процессов. В лучшем случае можно выделить типичные ситуации.

Дальнейшее развитие науки и вычислительной техники определило ход развития ряда направлений в теории систем, такие как:

• абстрактная теория систем (Месарович, Такахара) [29];

• информационные системы (К.Эшби) [9];

• динамические системы (Калман, Арбиб) [26];

• системология (Клир) [1].

В системологии Дж. Клира выделяются три периода в истории науки о системах и вводится понятие о втором измерении в науке, т.е. двумерности научных знаний. Рассмотрим эти периоды.

Первый период. Донаучный (до 16в.), допарадигмальный. Его характерные черты: в основе исследований лежит метод проб и ошибок, здравый смысл, случайный поиск и эв­ристический подход, ремесленничество в лучшем смысле этого слова, сила традиций,дедуктивность рассуждений.

Второй период. Одномерная наука(начало 17 и сере­дина 20 веков.). Развитие эмпирических знаний и научных дисциплин, таких, как физика, химия, математика, механика; опора на эксперимент; "живой опыт" - мера познания. Идет накопление знаний и данных по отдельным наукам.

Третий период - современный.Двухмерность в науке. Дополнительно к опыту, эксперименту появляется второе из­мерение - интегрирование и абстрагирование знаний о сис­темах различной природы. Системная парадигма знаний ста­новится определяющей.

Двухмерность проявляется в изучении отношений са­мого общего вида, пространственно-подобных отношений, толерантности и эквивалентности, управляемости, сложности, инвариантности, вычислимости, формализуемости...

Двухмерность возникла в ходе развития одномерных знаний. Например, в физике можно выделить следующие эта­пы:

• организованная простота (механика);

• беспорядочная сложность (статистическая физика);

• организованная сложность (система знаний).

Итак, одномерность - это преобладание эмпирического подхода (физика, химия, биология...); двухмерность - это пре­обладание рационального подхода (исследование операций, кибернетика, системотехника, системология). Двухмерность, как методология изучения, проникает в современные подходы к освоению одномерных научных дисциплин.

Теория систем является частью теории познания, осно­вой эпистемологической ее ветви.

ОТС зародилась в 1930-х годах; в 1950-х годахсформировалась в научное направление( в широком смысле слова).

Формализованный аппарат разрабатывался с 1948 г. для задач управления. В 70-х годах предложена абстрактная тео­рия систем на основеалгебраизации математического аппара­та описания общей теории систем.

До 1954 г. (период осмысления) был похож на "заговор молчания" в ученом мире.

В 1954 г. создано "общество исследователей в области общей теории систем" . Организаторы: Л.Берталанфи, Р. Жерар, А.Раппопорт, К.Боулдинг.

В 1968 г. составляющими ОТС поБерталанфи были следующие научные дисциплины:

1. Теоретические (множества, графы, сети, автоматы).

2. Специальные (теории: массового обслуживания, информации, игр, статистических решений, распознавания и классификации).

3. Прикладные (кибернетика, вычислительная техни­ка, системотехника, исследование операций, социальная психология, лингвистика, метасистемы, системы знаний).

В 1996 году подобная классификация не может быть па­радигмой ОТС. Многие дисциплины за это время преврати­лись в самостоятельные научные направления, например, вы­числительная техника, лингвистика. Ряд специальных дисци­плин сформировал прикладное направление в науке, полу­чившее название "Исследование операций и системный ана­лиз". В настоящее время и математика ориентирована на дискретные методы и машинные средства обработки информации.

С другой стороны, системный подход конкретизировал круг задач для теории систем, как методологической состав­ляющей общей теории систем.

Аналогами понятия "теория систем" выступают "эпистемология", "теория познания" со смысловым оттенком познавания, т.е.системология организации познавательного процесса.

Теория систем тесно связана с процессами формирования систем представления и обработки информации, с инженерией знаний.

Задачи и упражнения

1. В приложении П.1 приведено описание объекта фи­зической природы типа"Прессдуктор". Имя объекта и форма была предложена шведской фирмойАSЕА. Объект является простым и надежным чувствительным эле­ментом преобразователей силы(F) и давления(Р) в электрический сигнал. Процесс преобра­зования силового параметра имеет сложный характерэлектромагнитомеханического взаимодействия трех видов полей: электрического, магнитного и механического.

Ознакомьтесь с данным описанием объекта. На основе рис. П. 1.2 и П. 1.3; проведите системный анализ объекта.

Вопросы к системному анализу.

1. Представьте объект в виде кибернетической системы.

2. Определите классы допустимых входных воздействий.

3. Сформулируйте цели и задачи исследований (экспериментов).

4. Перечислите ПОЗ, связанные с системным анализом объекта.

5. Определите предметные области деятельности, связанные с системным анализом объекта.

6. Определите возможные каналы наблюдений и воздействий на объект.

7. Какие свойства характеризуют объект, как направленную динамическую систему?

8. Опишите понятие “идеальный случай” для состояния F(t)=0.

9. Являются ли номера отверстий базой для идентификации при описании объекта?

10. Определите понятия, введенные для неинтерпретированной общей системы, для рассмотрения объекта наблюдений. При необходимости примените операции конкретизации и абстрагирования.

11. Как метаоперации и операции абстрагирования отражаются при описании схемы объекта в случае гармонического воздействия?

2. В приложении П.2 приведено описание объекта, свя­занного с процессом обучения студентов в ВУЗe. Рассматри­вается часть традиционной системы типового учебного про­цесса: лекции, практические занятия, лабораторные работы, зачеты и экзамены. ВУЗ является объектом социальной при­роды, характер процессов в котором в лучшем случае можно свести к описанию вероятностными системами и моделями.

По аналогии с упр.1 примените системный подход для приведенного объекта наблюдений (см.П.2). Конкретизируйте вопросы к системному анализу объекта.

3. Определите толковый словарь исходных понятий тео­рии систем по первоисточникам для следующих понятий: системный подход, системный анализ, объект, субъект, сис­тема, задача, теория, системный анализ, модель.Систему использованных первоисточников выделите из списка литературы,прилагаемого к пособию.

3.1. Рассмотрите эти понятия.как лингвистические объ­екты наблюдений с позиции системного подхода.

3.2. Выделите определяющие свойства объектов наблю­дений, позволяющие объединять их в общем понятии"теория систем".

4. Для исходного понятия, например: "систем общая теория", постройте семантическую сеть, иллюстрирующую систему ссылочных отношений с другими понятиями. Для этого выделите первоисточник с указанной статьей, наприер, в энцик­лопедии кибернетики [3].

5. В приложении П.3 приведены высказывания на формализованном языке в виде систем уравнений. Определите данные высказывания как отдельные системы и как их ком­плексы. Выделите элементы, отношения, параметры, пере­менные. Какими типами рациональных систем являются данные предложения? Какими средствами дискретной мате­матики можно проиллюстрировать структурность приведен­ной системы высказываний?