18

Раздел 2 Свойства, характеристики и закономерности сложных систем

2.1. Сложная система и ее свойства

Увеличение технологической, технической и управленческой сложности производственных систем вызвали к жизни понятие сложной системы (СС). К разновидностям СС относятся: сложная техническая система (СТС), сложная экономическая система (СЭС), сложная социально-экономическая система (ССЭС) и т.д. Информационная система как средство управления сложными объектами также относится к этому классу систем.

Методологической основой исследования и разработки СС является системный анализ как один из разделов общей теория систем. Общепризнанного определения СС пока не существует, однако используется определенная совокупность признаков, по которым рассматриваемая система может быть отнесена к СС. К таким признакам относится:

• большое число взаимосвязанных элементов;

• свойство целостностив случае объединения элементов в систему,

• отсутствие формализованной моделифункционирования СС.

В общей теории систем понятие СС описывается с помощью категорий:

• объект (X);

• свойство (P);

• отношение (R).

Некоторый целостный объект, обладающий свойствами ( Р ), является системой ( S) относительно отношений (R), если его можно физически или логически представить как множество элементов

Х = {X₁,X₂,…,X_n}

( 2.1.)

со свойствами

P _х = {Р_Х1,Р _{Х 2},… ,Р _{Х n}},

( 2.2.)

и если посредством свойств Р_хобъекты изХнаходятся в отношениях

R={R _{Х 1,X2}, R _{Х 1,X3},…,R _{Х n,Xn-1}}

( 2.3.)

Таким образом, система - это множество элементов X, объединенных в единое целое посредством свойствPи отношенийR, т.е.:

S = {X, P, R}

( 2.4.)

При этом, свойство системы Pне определяется простой суммой свойств элементовP_x, а зависят также от отношений между нимиR_xx, т.е. общее свойство системы является некоторой функцией от свойств и отношений отдельных ее элементов и может приобретать совершенно новое качество, не вытекающее из суммы свойств этих элементов и их взаимоотношений:

P = f (P_x, R_x)

( 2.5.)

Функция fхарактеризует явлениесинергизмав сложной системе – превышение (усиление) общего эффекта системы над суммой эффектов входящих в нее элементов при соблюдении свойства целостности. Это, так называемый, системный резонанс, аналогичный резонансу в технических системах. Так, например, объединение в творческий коллектив группы работников позволяет генерировать новые идеи и на их основе разрабатывать более совершенные и сложные проекты.

Понятие СС всегда соотносится с понятием элемента как составляющей системы. А понятие элемента возникает только лишь относительно заранее указанных свойств P_x и их отношенийR.

Приведем основные обобщенные свойства сложных системы.

Всеобщность и абстрактность– в качестве системы могут рассматриваться все без исключения объекты самой разной природы (предметы, явления, процессы и т.д.).

Множественность системозначает, что одна и та же совокупность элементов может образовывать несколько систем в зависимости от тех или иных системообразующих свойств или отношений. При системных исследованиях сложных объектов обычно используется некоторое множество системообразующих свойств и отношений.

Относительность и конкретностьзаключается в том, что выделение системы выполняется относительно конкретной совокупности элементов с заданными свойствами и отношениями. Рассмотрение системы безотносительно конкретных свойств и отношений элементов бессмысленно.

Эмерджентность– свойство системы, не выводимое из известных свойств элементов и определяющее состояние системы в зависимости от состояния ее элементов и отношений между ними.

E(S) = f (E(n), R(n)) ,

где E(S) – состояние системы,E(n) – состояние элементов,R(n) – отношения между элементами.

Таким образом, способ действия системы зависит не только от способа действия элементов, но и от связей этих элементов между собой, т.е. от структуры системы. Целостность, обусловленная свойством эмерджентности, заключается в том, что системы без подсистем не бывает. Поэтому любая система по отношению к подсистемам выступает как их целое со свойствами, присущими только целому. Собственная сущность части находится не в ней, а в ее целом.

Упорядоченность– свойство, обусловленное наличием в системе структуры.

Вход и выход– функциональные свойства системы, с помощью которых она вступает в контакт с окружающей средой.

Эквипотенциальность– объективное свойство вложенности систем. Любая система, включающая подсистемы, сама является подсистемой более высокого порядка.

Многоаспектность– это свойство, применяющееся для описания разносторонних свойств системы с целью понижения порядка ее сложности. К таким аспектам относятся, в частности, координаты (C-F-S) (цель-функции-структура) и (E-V-S) (этапы жизненного цикла - виды обеспечения - структура).

Уникальность -каждая система этого класса не имеет полных аналогов поведения, во всяком случае, аналоги настолько редки, что с их наличием в исследованиях и практике можно не считаться.

Слабопредсказуемость- никакое, сколь угодно подробное знание морфологии и функций элементов (подсистем) не позволяет определить функций объекта, никакое, сколь угодно подробное и точное знание поведения объекта на интервале (-Т,0) не позволяет точно предсказать его поведение на интервале (0,Т).

Негэнтропийностьили целенаправленность - система в состоянии (в определенных пределах) управлять своей энтропией (уменьшать ее, сохранять, тормозить увеличение) при случайном и неблагоприятном воздействии среды или способна осуществлять поведение, преследующее достижение определенной цели.