Системный анализ и теория

систем

21

Поведение закрытой системы определяется начальными условиями, характеристиками

её элементов и связей, структурой, внутренними закономерностями функционирования

системы. Предметом исследования являются внутренние изменения, определяющие

поведение системы. Внешние же управляющие или возмущающие воздействия

рассматриваются как помехи.

В частности, одним из принципиальных отличий закрытых систем от открытых является

тот факт, что они оперирует обычно понятием цель как внешним по отношению к

системе, а в открытых цели не задаются извне, а формируются внутри системы.

Для замкнутых систем справедливо второе начало (закон)

термодинамики, согласно которому энтропия замкнутой

(изолированной) системы монотонно возрастает (не убывает) со

временем (ΔЭ >= 0), вплоть до достижения максимального значения (Эмакс) в

конечном равновесном состоянии, когда число допустимых состояний

системы максимально.

Возрастание энтропии в термодинамических системах говорит о переходе

упорядоченной формы движения частиц в неупорядоченную, иначе тепловую.

Превращение энергии упорядоченного движения в энергию хаотического

движения называют диссипацией энергии (термин «диссипативный» является

синонимом термина «необратимый»).

21

Системный анализ и теория

систем

22

Температура всех частей системы в состоянии равновесия одинакова.

Термодинамическому равновесию системы соответствует состояние с

максимумом энтропии. Энтропия же всех веществ при абсолютном нуле равна

нулю.

Любая изолированная система стремится достичь ситуации, отвечающей

наибольшему беспорядку, т. е. ситуации с максимальным значением энтропии.

Однако в системе возможны флуктуации.

Флуктуации – это случайные процессы, при которых система

переходит из более вероятного состояния в менее вероятное.

При флуктуации энтропия системы уменьшается, т. е. закон возрастания

энтропии выполняется только в среднем для достаточно большого промежутка

времени.

В незамкнутых системах энтропия может как увеличиваться (например, при

подводе тепла в термодинамическую систему извне), так и уменьшаться

(например, при теплоотдаче в окружающую среду) Таким образом, в отличие от

закрытых в открытых системах возможно снижение энтропии. Подобные

системы могут сохранять свой высокий уровень организованности и даже

развиваться в сторону увеличения порядка сложности. Для повышения

организованности (снижения энтропии) системы применяют управление.

22

Системный анализ и теория

систем

23

Именно поэтому так важен хороший обмен информацией со средой для эффективного

решения задач управления, т. е. в качестве противоположности энтропии выступает

обратная ей по знаку величина – информация действие которой выражается в тенденции

к увеличению упорядоченности и уменьшению неопределённости. Нужно понимать, что

информация не уничтожает энтропию, но способна компенсировать её возрастание. Так

подставленная ладонь, препятствуя падению предмета, не уменьшает действие

гравитационных сил (не отменяет закон всемирного тяготения), а только компенсирует

его воздействие.

5.3.3. Принцип компенсации энтропии

Представление о том, какую «плату» приходится платить за уменьшение энтропии

системы, дает принцип компенсации энтропии [15].

Принцип компенсации энтропии гласит, что энтропия неизолированной

системы может быть уменьшена только за счёт компенсирующего увеличения

энтропии в другой или других системах взаимодействующих с данной.

На основе вышеизложенного можно утверждать, что прогресс не может быть общим для

всех частей системы. По законам термодинамики снижение энтропии в одной части

системы обязательно сопровождается повышением энтропии в другой части или

окружающей среде.

23

Системный анализ и теория

систем

24

Поэтому невозможен всемирный прогресс и благоденствие, если мы не научимся

отводить от планеты лишнюю энтропию (отходы) во внешнюю среду. Успехи развития

одной группы людей (даже внутри одной семьи) или одного слоя общества, или одного

государства и, следовательно, снижение их энтропии возможно только при

одновременном повышении энтропии в других группах людей, в других слоях

общества, в других государствах или окружающей среде соответственно. Очевидно, что

безэнтропийных процессов не бывает ни в природе, ни в обществе, аналогично тому,

как не бывает безотходных технологий.

5.3.4. Закон «необходимого разнообразия» Эшби

Для уменьшения разнообразия (беспорядка) необходимо привнести в систему

информацию (управляющее воздействие) – негэнтропию, которую ошибочно

представляют как энтропию с отрицательным знаком. Негэнтропия действительно

измеряется в тех же единицах, как и энтропия (например, в битах), направление ее

действительно противоположно энтропии, и увеличение негэнтропии вызывает такое

же уменьшение энтропии. Несмотря на это, негэнтропия и энтропия изменяются в

системе но разным самостоятельным закономерностям, и их абсолютные значения

мало зависят друг от друга. При увеличении энтропии увеличивается размерность

систем и количество независимых факторов – переменных. Одновременно с ростом

энтропии увеличивается и неопределённость, неупорядоченность, беспорядок

системы.

24

Системный анализ и теория

систем

25

Чтобы их уменьшить, необходимо ввести в систему негэитропню, или информацию.

При прогрессивном развитии системы, при её организации и упорядочении больше

увеличивается негэнтропия, чем энтропия. При деструкции, дезорганизации

системы, наоборот, больше увеличивается энтропия, чем негэнтропия.

Какие имеются возможности по уменьшению энтропии объекта субъектом? У.Р.

Эшби сформулировал закономерность, известную под названием «закон

необходимого разнообразия» [18, 24].

Когда лицо N, принимающее решение, сталкивается с проблемой D, решение

которой для него неочевидно, то имеет место некоторое разнообразие возможных

решений, оцениваемое энтропией ЭD. Этому разнообразию противостоит

«разнообразие» исследователя ЭN – разнообразие известных ему методов и приёмов

решения проблемы и способность сгенерировать новые. Задача исследователя

заключается в том, чтобы свести разность разнообразий ΔЭ = ЭD - ЭN к минимуму, в

идеале – к нулю.

Эшби доказал теорему, на основе которой формулируется следующий вывод:

ΔЭ может быть уменьшена лишь за счёт соответствующего роста ЭN.

Говоря более образно, только разнообразие в N может уменьшить

разнообразие, создаваемое в D, только разнообразие может уничтожить

разнообразие.

25

Системный анализ и теория

систем

26

Итак, для успешного решения задачи управления управляющая система

(техническая или организационная) должна иметь большее (или, по крайней

мере, равное) разнообразие (свободу выбора), чем объект управления:

ЭN >= ЭD

5.4. Закономерности развития

5.4.1. Закономерность развития во времени – историчность.

Из диалектики известно, что любая система не может быть неизменной,

что она не только возникает, функционирует, развивается, но и погибает

— любая система имеет свой жизненный цикл [12].

Жизненный цикл – это период времени от возникновения

потребности в системе и её становления до снижения эффективности

функционирования и «смерти» или ликвидации системы.

В последнее время понятие жизненного цикла стали связывать с

закономерностью историчности – время является непременной

характеристикой системы, поэтому каждая система исторична.

26

Системный анализ и теория

систем

28

В последнее время специалисты и руководители всё больше начинают

осознавать необходимость учёта закономерности историчности систем при

исследовании, моделировании, проектировании и управлении.

При создании сложных технических комплексов предлагают корректировать

технический проект с учётом старения идеи, положенной в его основу, уже в

процессе проектирования и создания системы [12]. Рекомендуется в процессе

проектирования рассматривать не только вопросы создания и обеспечения

развития системы, но и вопрос о том, когда и как её нужно уничтожить

(возможно, предусмотрев «механизм» её уничтожения или самоликвидации).

Рекомендуется при создании технической документации, сопровождающей

систему, включать в неё не только вопросы эксплуатации системы, но и срок

жизни, ликвидацию её. При регистрации предприятия требуется, чтобы в

уставе был предусмотрен этап его ликвидации.

5.4.2. Рост и развитие

Любая система со временем претерпевает количественные и качественные

изменения. Для этих изменений вводятся понятия «рост» и «развитие».

Важно различать эти понятия, поскольку рост и развитие далеко не одно и то

же, и далее не обязательно одно связано с другим.

28

Системный анализ и теория

систем

29

В экономике часто источником проблем является ошибочное предположение, будто для развития

необходим экономический рост и будто пределы роста ограничивают развитие [13].

Рост - это увеличение в числе и размерах.

Развитие - это изменения процессов в системе во времени, выраженные в

количественных, качественных и структурных преобразованиях от низшего

(простого) к высшему (сложному).

Пример. Груда мусора может расти без развития. Человек развивается ещё

долго после того, как прекращается его рост [13].

Всякому изменению должна быть причина, и такой причиной является наличие

проблемы или противоречия, которые порождают кризис, а он, в свою очередь,

часто служит основой нового развития.

Кризис (от греч. krisis - решение, поворотный пункт, исход) – это резкий,

крутой перелом в чем-либо.

Кризису должна предшествовать разность между: желаемым и действительным;

желаемым и возможным; интересами разных групп элементов системы;

внутренним и внешним и т. д. Наиболее существенным источником процесса

развития выступают различные противоречия: между функцией и целью

системы, между потребностями системы в ресурсах и возможностью их

удовлетворения и т. д.

29

Системный анализ и теория

систем

30

Если нет противоречия, то зачем системе изменяться? Таким образом, изменения

направлены на ликвидацию противоречия. При этом надо сразу оговориться, что не

всякое противоречие надо ликвидировать. Например, гомеостатические системы

построены на таких противоречиях, что делает систему крайне устойчивой [15].

Рассмотрим механизмы изменений. При росте происходит увеличение количества

элементов и связей, при уменьшении, наоборот удаляются элементы и рвутся связи.

Могут ли при этом происходить качественные изменения? Конечно, закона перехода

количества в качество еще никто не отменял, но это нельзя назвать развитием.

Простейший пример из таблицы Менделеева: если к атому одного вещества добавить

несколько протонов, нейтронов или электронов, то получаем новое вещество с

новыми свойствами. При этом сказать, что одно вещество развитее другого, нельзя..

При развитии, как сказано в определении, происходят количественные,

качественные и структурные преобразования от низшего (простого) к высшему

(сложному).

Наряду с положительными тенденциями, приписываемыми росту и развитию, можно

говорить и об отрицательных тенденциях: отрицательный рост – сокращение,

уменьшение и отрицательное развитие – деградация, дезорганизация, деструкция.

Деградация – это постепенное ухудшение, снижение или утрата

положительных качеств, упадок., вырождение.

30