Свойства систем

1. целостность — особое свойство целого по отношению к частям;

2. неаддитивность — принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих её компонентов;

3. синергичность — результат однонаправленности (или целенаправленности) действий компонентов усиливает эффективность функционирования систе112мы;

4. эмерджентность (лат.: «выбивающийся», англ.: «возникновение нового») — цели (функции) компонентов системы не всегда совпадают с целями (функциями) системы;

5. мультипликативность — как позитивные, так и негативные эффекты функционирования компонентов в системе обладают свойством умножения, а не сложения;

6. взаимодействие систем и взаимозависимость системы и внешней среды;

7. структурность — возможны декомпозиция системы на компоненты, ранжирование элементов по их признакам;

8. связность как возможность установления связей между элементами системы, включающие функциональные и структурные связи;

9. иерархичность — каждый компонент системы может рассматриваться как система (подсистема) более широкой глобальной системы;

10. взаимосвязь функционирования и эволюции;

11. целенаправленность, однонаправленность, являющиеся результатом динамического равновесия;

12. адаптивность — стремление систем к состоянию устойчивого равновесия, которое предполагает адаптацию параметров системы к изменяющимся параметрам внешней среды (однако «неустойчивость» не во всех случаях является дисфункциональной для системы, она может выступать и в качестве условия динамического развития);

13. альтернативность путей функционирования и развития;

14. поведение систем связано с поглощением, переработкой и выделением вещества, энергии и информации (данных);

15. наследственность, копирование и размножение систем;

16. воспроизводство системами тех потоков и сил, которые формируют системы;

17. возможность установления соотношений подобия систем, включая подобие форм, размеров, масс, скоростей процессов, уравнений движения;

18. осуществление функций системы более широкого (глобального) уровня независимо от функций её компонентов;

19. надёжность как продолжение функционирования системы при выходе из строя одной из её компонент, сохраняемость проектных значений параметров системы в течение запланированного периода;

20. одинаковость философских законов, которым подчиняются системы, для систем, элементами которых являются живые существа либо неживые объекты.

Структура системы - это устойчивая упорядоченность ее элементов и связей.

- Структура есть форма представления некоторого объекта в виде составных частей.

- Структура - это множество всех возможных отношений между подсистемами и элементами внутри системы.

- Под структурой понимается совокупность элементов и связей между ними, которые определяются, исходя из распределения функций и целей, поставленных перед системой.

- Структура системы - это то, что остается неизменным в системе при изменении ее состояния, при реализации различных форм поведения, при совершении системой операций и т.п.

ФУНКЦИЯ системы (от лат. functio - исполнение, совершение) характеризует проявление ее свойств в данной совокупности отношений и представляет собой способ действия системы при взаимодействии с внешней средой.

Другими словами, функция - это ПОВЕДЕНИЕ системы в некоторой среде.

Структура системы формируется средой.

Поведение - характер движения системы к цели.

Классы динамических систем с различным поведением:

1. Целенаправленные системы - из исходного состояния достигают цели за конечное время, при этом множество состояний которые принимает система, называется ее траекторией.

2. Целеустремленные системы - из исходного состояния приближается к целевому за бесконечное время.

3. Динамически устойчивая система - при малых изменениях внешней среды, поведение и реакция системы в выбранной системе измерения меняется незначительно.

4. Структурно-устойчивая система - системы с близкими структурами имеют близкое поведение или состояние с выбранной системой измерения

5. Адаптивная система - при изменении внешней среды или изменении структуры, исходная система переходит в устойчивую.

Самоорганизация систем

Состояние - все значение характеристик в системе, важных для целерассмотрения.

Процесс - набор состояний системы, соответствующих упорядоченному, непрерывному или дискретному изменению некоторого параметра, определяющего характеристики системы.

Процесс движения системы во времени отражает динамику системы.

7. Сложная система. Пять принципов усложнения поведения системы.

Сложная система — система, состоящая из множества взаимодействующих составляющих (подсистем), вследствие чего сложная система приобретает новые свойства.

По Растригину[2], строгое определение сложной системы ещё не найдено, но к некоторым чертам сложной системы (как объекта управления) относятся:

Отсутствие математического описания или алгоритма,

«Зашумлённость», выражающаяся в затруднении наблюдения и управления. Обусловлена не столько наличием генераторов случайных помех, сколько большим числом второстепенных (для целей управления) процессов,

«Нетерпимость» к управлению. Система существует не для того, чтобы ей управляли,

Нестационарность, выражающаяся в дрейфе характеристик, изменении параметров, эволюции во времени,

Невоспроизводимость экспериментов с ней.

Американский экономист Кеннет Боулдинг предложил шкалу сложности систем, состоящую из девяти уровней^[3][4].

1. Уровень статической структуры. К таким системам можно отнести: расположение электронов в атоме, строение кристалла, анатомию животного и т. п.

2. Простые детерминированные динамические системы. Примеры: Солнечная система, механическое устройство, структура теории наук вроде физики и химии.

3. Уровень управляющего механизма или кибернетической системы, уровень термостата. Система харатерна тем, что стремится к сохранению равновесия.

4. Уровень открытой или самосохраняющейся системы, уровень клетки. Кроме биологических объектов, к этому уровню можно отнести реки и пожары.

5. Уровень генетического сообщества. Примерами могут являться растения. Характерен специализацией клеток. Система характеризуется разрозненностью приёмников информации и неспособностью обрабатывать её большие объёмы.

6. Уровень животных. Системы характеризуются мобильностью, целесообразным поведением, самосохранением. Развитые информационные рецепторы, нервная система, мозг.

7. Уровень человека. Самосознание, отличное от простого самосохранения. Рефлексия. Речь.

8. Уровень социальной организации.

9. Уровень трансцендентальных систем, не поддающихся анализу, но обладающих структурой.

Определить, что такое "сложная система" на структурном уровне не представляется реалистичным, хотя большинство биологов интуитивно убеждены, что все экосистемы имеют морфологически сложное строение. Б.С. Флейшман [1978, 1982] предложил пять принципов усложняющегося поведения систем, представленных на схеме и позволяющих оценить функциональную сложность:

Сложность поведения систем первого уровня определяется только законами сохранения в рамках вещественно-энергетического баланса (такие системы изучает классическая физика). Особенностью систем второго уровня является появление обратных связей; определяющим для них становится принцип гомеостаза, что и задает более сложное их поведение (функционирование таких систем изучает кибернетика). Еще более сложным поведением обладают системы третьего уровня, у которых появляется способность "принимать решение", т.е. осуществлять некоторый выбор из ряда вариантов поведения ("стимул – реакция"). Так, Н.П. Наумов [1963] показал, что возможен опосредованный через среду обитания обмен опытом между особями, поколениями одного вида и разными видами, т.е., по существу, обмен информацией. Системы четвертого уровня выделяются по наличию достаточно мощной памяти (например, генетической) и способности осуществлять перспективную активность или проявлять опережающую реакцию ("реакция – стимул") на возможное изменение ситуации – эффект преадаптации (см., например, [Кулагин, 1980]). Наконец, пятый уровень сложности объединяет системы, связанные поведением интеллектуальных партнеров, предугадывающих многоходовые возможные действия друг друга. Этот тип поведения имеет отношение, в основном, к социальным аспектам взаимодействия "Человек – Природа" (хотя на практике встречается лишь в партиях хороших шахматистов).

Наконец, все свойства сложных систем делятся на простые (аддитивные; например, биомасса некоторого сообщества) и сложные (неаддитивные; например, устойчивость экосистемы).