СА для заочников / Основы системного анализа-2012
.pdfгической системе практически исключали саму возможность функцио-
нальных расстройств. Именно анатомическое мышление повинно в том,
что личность больного не воспринимается врачом как некое физиологиче-
ское единство с теснейшей функциональной взаимосвязью всех органов и систем, а превращается в простую арифметическую сумму тех же органов,
тканей и клеток, где каждое слагаемое монополизируется своим лечебным ведомством. За множеством симптомов и жалоб полностью скрывается и как бы размывается личность больного человека. Практическая медицина все больше занимается лечением болезни, а не больного. Анатомическое мышление, все более узкая специализация врачей и неизбежное при этом сужение представления о больном человеке означают в итоге все большую дегуманизацию медицины.
Еще недавно новые факты были редким явлением и входили в ком-
петенцию ученых. Развитие науки привело к столкновению к новым час-
тым явлениям. В специальных исследованиях современной науки преобла-
дают два метода: функциональный и анатомический. Оба связаны с вмешательством в исследуемый объект и могут нарушить его деятель-
ность. Или изменить свойства. В любом случае существует опасность за-
фиксировать не то, что происходит в нормальных условиях.
Отношение исследователя к объекту может быть трех видов: созер-
цательное, экспериментальное и потребительское. Одно из условий эффек-
тивного эксперимента – проведение не возмущающего эксперимента.
Таким образом, можно сделать вывод, что на современном этапе уз-
коспециальная ограниченность не допустима. Фундаментальное строение вещества, энергетические преобразования, сущности развития, отличие живого от неживого следует пересмотреть с позиции единства целостности мира. Современная наука требует интеграции наук на основе концепции,
которая сохраняла бы преемственность и открывала перспективы, устанав-
ливая взаимосвязь между стратегией, устройством, организацией с свойст-
11
вами, действиями и поведением. Многосвязность явлений в природе тре-
бует единого подхода к исследованию разнообразных объектов. Создавать устройства с неизвестными ранее свойствами труднее, чем исследовать го-
товые. Выделяют два способа создания новых устройств: копирование природы и создание новых идей. Первый способ не приносит никакого особого господства. История техники свидетельствует, что очень много человек открыл после того, как сам изобрел.
В технике наблюдается следующая картина:
1.Отраслевые достижения требуют интеграции и обобщения.
2.Фундаментальное усложнение системы техносферы связано с уче-
том влияния тысяч, иногда миллионов факторов.
3.Сооружение и применение новых технических систем высокого энергетического уровня и высокой управляемости требуют всестороннего анализа функций, возможностей и последствий.
4.Перспективы развития техники, науки требуют глубокого знания системных процессов, умения так изменить организацию, чтобы направить развитие по желаемому пути.
Итак, базисом развития системных идей и системного подхода
можно назвать следующие три фактора:
– современные научные фундаментальные и прикладные исследова-
ния с подходом целостности, организованности объектов исследования,
как, например, кибернетика, биология, психология, лингвистика;
– современная сложная техника и программное обеспечение, в кото-
рой системный подход представляет ведущий принцип разработки и про-
ектирования сложных объектов;
– организация производства и управления и социально–экономи-
ческая сфера общества, когда к анализу процессов приходится привлекать экономические, экологические, социологические, организационные, пси-
хологические, правовые и этические соображения.
12
Глава 2. Предмет и метод теории систем
Определить предмет научной дисциплины – значит установить круг вопросов, которые данная дисциплина изучает. Главным в предмете «тео-
рия систем» является понятие системы. Под системой в первом приближе-
нии понимается множество взаимосвязанных элементов, выступающих как единое целое. Принцип системности предполагает возможность исследо-
вания большого класса объектов как систем.
Совершаемый современной наукой и техникой переход к анализу своих объектов как систем означает по сути важное преобразование науч-
ного знания. Теория сложных систем как методология все шире распро-
страняется и глубже проникает в различные науки и области деятельности.
Возникнув как область кибернетики, эта теория получила концептуальное обоснование, развитие и приложение прежде всего в технике, экономике и промышленности. В дальнейшем под давлением практических потребно-
стей системный подход расширился и завоевал популярность в физике,
химии, биологии и военном деле.
Формальный аппарат должен быть конструктивным (практически ре-
зультативным) и в то же время весьма общим (применимым для исследо-
вания систем различного назначения).
Одна из форм теоретического осознания системности – общая теория систем – междисциплинарная область научных исследований, ставящая своей задачей выявление и теоретическое описание закономерностей строения, поведения, функционирования и развития систем.
Философские идеи о системе, внутренней сложности и взаимной обусловленности сторон, частей и различных аспектов исследуемых объ-
ектов и т. д. были восприняты естествознанием и получили в его рамках конкретную естественно-научную разработку. Системные исследования убедительно продемонстрировали свою междисциплинарную природу.
13
Различными формами конкретной реализации теории систем являются ки-
бернетика, исследование операций, системотехника и инженерная психо-
логия. Общая теория систем и системный подход не решают общефило-
софские проблемы, они дают целостное конкретное представление о методах и средствах исследования систем в современной науке и технике.
Вэтом их основная цель и главная функция.
Впроцессе познания и практической деятельности люди ставят пе-
ред собой определенные цели, выдвигают те или иные задачи. Теперь надо
найти правильные пути к цели, эффективные приемы решения задач.
Пути достижения цели, совокупность определенных принципов,
приемов теоретического исследования и практического действия со-
ставляют метод.
Без определенного метода невозможно решать никакие научные и практические задачи. Химический состав вещества – необходимо овладеть методом химического анализа, т.е. уметь воздействовать на вещество нуж-
ным химическим реактивом, разложить его на составные части, выяснить их химические свойства и т. д. Выплавить металл – овладеть технологией плавки, т.е. теми практическими приемами, которые выработаны людьми в процессе металлургического производства. Определенные методы необ-
ходимы при исследовании физических, биологических и других явлений.
Метод не есть механическая сумма тех или иных приемов исследо-
вания, выбираемых самими людьми по своему желанию, вне связи с самим исследуемыми явлениями. В значительной степени сам метод обусловлен природой этих явлений, присущим им закономерностям. Поэтому каждая область науки выбирает свои особые методы (физика, химия, биология).
Метод теории систем – системный подход (анализ). Он базируется на познании некоторых всеобщих черт реальной действительности и пред-
ставляет собой познавательный инструмент для их адекватного изучения.
Данный подход является одним из современных общенаучных направле-
14
ний исследований. Он ориентирован на выявление представлений о цело-
стности системных объектов.
Системный подход использует материал, добываемый всеми наука-
ми в виде конкретного материала анализа, а сам он обобщает данные по-
знавательного процесса и разрабатывает свои специфические приемы и процедуры:
–вычленение общего в частно-методологическом знании о системах;
–описание и классификация типичных системных форм и механиз-
мов действия тех или иных системных аспектов;
– выработка наиболее рациональных схем научного анализа систем-
ных явлений применительно к сферам органической и неорганической природы, явлениям общественной жизни, естественным и искусственным системам, особенностям системных форм в статике, динамике и развитии,
использование системных приемов в синтезе научных знаний. Задачей системных исследований является прежде всего выработка соответствую-
щей теоретико-познавательной технологии изучения явлений как систем и познание системности самого мира.
В системном подходе центральное место занимают вопросы, связан-
ные с различением уровней структурной и функциональной организации исследуемых систем, критериями их выделения, рассмотрением связей и взаимодействий, а также их взаимопереходов, раскрытием механизмов об-
разования более высоких уровней структурной и функциональной органи-
зации.
Системный подход представляет собой многофункциональное мето-
дологическое направление, отражающее тенденцию к синтезу научного знания и характеризующееся взаимодействием общефилософских, обще-
научных и специально научных аспектов в изучении объектов. Одной из основных задач системного подхода является разработка методологии конкретных научных исследований.
15
Следует помнить, что системный подход не является единственным средством изучения систем. Науки естественные и общественные изучают бесчисленное множество различных объектов – систем, специфические за-
кономерности структуры и функционирования целостных явлений приро-
ды и общества, причем изучают свои системные предметы, чаще всего не употребляя никакой системной терминологии. Системный подход не мо-
жет подменить конкретные науки в изучении конкретных систем, он при-
зван помочь специалистам лучше изучать системы, используя в сконцен-
трированном методологическом виде все достижения научного познания этого рода.
Системные исследования – особый научный феномен, обладающий специфическими свойствами, отличающими его от других типов и форм научного познания. Системный подход отказывается от односторонне ана-
литических, линейно-причинных методов исследований и основной акцент делает на анализе целостности, интегративных свойств объекта, выявлении его многообразия связей и отношений, имеющих место как внутри иссле-
дуемого объекта, так и в его взаимоотношениях с внешним окружением.
Знание о предмете должно состоять из многих разнопорядковых знаний:
микро-, мезо-, макромасштабы реальной действительности.
При системном исследовании описание элементов анализируемого объекта проводится не само по себе, а лишь в связи и с учетом их места в целом. Элементы рассматриваются как относительно неделимые – только в рамках конкретной задачи и данного объекта. Свойства объекта как целого определяются не только и не столько свойствами его отдельных элементов,
сколько свойствами его структуры, особыми интегративными связями рас-
сматриваемого объекта. Исследование объекта как системы в методологи-
ческом плане не отделимо от анализа условий его существования и от ана-
лиза среды системы. Сложность и многообразие элементов, связей и отношений объекта как системы обусловливают иерархическое строение
16
системы – упорядоченную последовательность ее различных компонентов и уровней взаимосвязи между ними. Говоря о системном подходе, имеют в виду также выработку средств соединения, синтеза в теоретическом зна-
нии отдельных представлений о сложном объекте – исследуемой системе.
Итак, системный подход представляет собой совокупность мето-
дов и средств, позволяющих исследовать свойства, структуру и функции объектов, явлений или процессов в целом, представив их в качестве сис-
тем со всеми сложными межэлементными взаимосвязями, взаимовлияни-
ем элементов на систему и на окружающую среду, а также влиянием са-
мой системы на ее структурные элементы.
Системный подход при исследовании любого сложного объекта, яв-
ления или процесса базируется на их целостном видении. Главной особен-
ностью системного подхода является наличие доминирующей роли целого над частным, сложного над простым. Поэтому в отличие от традицион-
ного подхода, когда мысль движется от простого к сложному, от части к целому, от элемента к системе, в системном подходе, наоборот, мысль движется от целого к составным частям, от системы к элементам, от сложного к простому.
Системный подход делает акцент на анализе целостных, интегра-
тивных свойств объекта, выявлении его структуры и функций. Однако существенное значение также имеют протекающие в системах процессы управления, требующие исследования систем в плане циркулирующей в них информации, поведения и выбора цели.
17
Глава 3. Терминология теории систем
Пока отсутствует строгое однозначное и корректное определение системы какого-либо рода. Понятие «система», которое используется в са-
мых разных видах деятельности, является очень широким, размытым по-
нятием. Поэтому затруднительно дать определение, которое относилось бы ко всем видам систем без исключения и вместе с тем четко выделяло бы их из объектов другого рода. Сложности в выработке общего понятия систе-
мы рассматривались еще Ю. А. Урманцевым и В. Н. Садовским, извест-
ными специалистами по созданию и развитию общей теории систем. Ими был проведен анализ множества имеющихся определений системы и сде-
лана интересная попытка найти общий методологический подход к по-
строению различных (в силу необходимости) определений систем. С тех пор появилось немало новых определений. Разнообразие определений в одних случаях обусловлено ориентацией на разные типы систем, в других
– на разные задачи. В качестве существенных выделяются различные при-
знаки систем. Практически любое определение системы, встречающееся в литературе, или является слишком узким – не охватывает каких-то типов объектов, которые принято называть системами, или, хотя и позволяет бо-
лее или менее отличить системы от других объектов, но является слишком упрощенным – характеризует системы недостаточно полно для понимания их сути.
Для системных исследований ключевой является проблема общно-
сти и универсальности понятия системы. Возражение по поводу всеобщно-
сти этого понятия строится на положении формальной логики об обратном отношении между содержимым и объемом, а именно: расширение объема понятия системы – это расширение области ее применения, но одновре-
менно с этим происходит обеднение его содержания, что на самом деле представляет парадокс универсальности. Чем универсальнее понятие, тем
18
беднее его содержание и меньше характерных признаков. Парадокс уни-
версальности требует отказа от использования общего определения систе-
мы и выделения отдельных классов объектов, в каждом из которых общие понятия и свойства, в том числе и такие, как система, структура, состояние и другие, наполняются своим специфическим содержанием. Так, в частно-
сти, в системологии Дж. Клира выделяются классы систем, базирующиеся на определенных типах как элементов, так и отношений между ними.
Наиболее значительная группа определений дает определение сис-
темы через понятия элемента, отношения, свойства, связи, целое (целост-
ность). Эта группа понятий выступает как базовая в определении понятия системы. Внесение в нее дополнительных понятий (например, входа, вы-
хода, управления и т.п.) приводит к конкретизации базового определения и задает определенные классы систем.
Определение 1. Система – множество элементов, находящихся в от-
ношениях и связях друг с другом, которое образует определенную целост-
ность, единство.
Определение 2. Под системой обычно понимают совокупность взаимосвязанных элементов, объединенных единством цели (или назначе-
ния) и функциональной целостностью. При этом свойство самой системы не сводится к сумме свойств составных элементов.
В настоящее время, как было сказано выше, отсутствует общеприня-
тое и достаточно корректное определение системы, имеются лишь раз-
личные ее толкования. Анализ различных определений и толкований по-
казывает, что существуют, по крайней мере, четыре основных признака,
которыми должен обладать объект, явление или их отдельные грани (сре-
зы), чтобы их можно было считать системой.
Первая пара признаков – это признаки целостности и членимости
объекта. С одной стороны, система – это целостное образование, представ-
ляющее целостную совокупность элементов, а, с другой стороны, в систе-
19
ме четко можно выделить ее элементы (целостные объекты). Для системы главным является признак целостности, т.е. она рассматривается как еди-
ное целое, состоящее из взаимодействующих или взаимосвязанных частей
(элементов), часто разнокачественных, но совместимых.
Второй признак – это наличие более или менее устойчивых связей
(отношений) между элементами системы, превосходящих по своей силе
(мощности) связи (отношения) этих элементов с элементами, не входя-
щими в данную систему.
В системах любой природы между элементами существуют те или иные связи (отношения). При этом с системных позиций определяющими являются не любые связи, а только лишь существенные связи (отношения),
которые определяют интегративные свойства системы.
Третий признак – это наличие интегративных свойств (качеств),
присущих системе в целом, но не присущих ее элементам в отдельности.
Интегративные свойства системы обусловливает тот факт, что свойство системы, несмотря на зависимость от свойств элементов, не определяется ими полностью. Из этого следует, что простая совокупность элементов и связей между ними еще не система, и поэтому, расчленяя систему на от-
дельные части (элементы) и изучая каждую из них в отдельности, нельзя познать все свойства нормально (хорошо) организованной системы в це-
лом. Интегративное свойство (качество) – это то новое, которое форми-
руется при согласованном взаимодействии объединенных в структуру эле-
ментов и которым элементы до этого не обладали.
Четвертый признак – это организация (организованность) разви-
вающихся систем. Этот признак характеризует наличие в системе опреде-
ленной организации. Организация возникает в том случае, когда между некоторыми исходными объектами (явлениями) возникают закономерные устойчивые связи или/и отношения, актуализирующие какие-то свойства элементов и ограничивающие иные их свойства. Организация связана с
20