Понятия, характеризующие функционирование и развитие системы

Процессы, происходящие в сложных системах, как правило, сразу не удается представить в виде математических соотношений или хотя бы алгоритмов. Поэтому для того, чтобы хоть как-то охарактеризовать стабильную ситуацию или ее изменения используют специальные термины, заимствованные теорией систем из теории автоматического регулирования, биологии, философии. Приведем основные из этих терминов.

Понятием состояние обычно характеризуют мгновенную фотографию, «срез» системы, остановку в ее развитии. Его определяют либо через входные воздействия и выходные сигналы (результаты), либо через макропараметры, макросвойства системы (давление, скорость, ускорение). Так говорят о состоянии покоя (стабильные входные воздействия и выходные сигналы), равномерного прямолинейного движения (стабильная скорость) и т. д.

Поведение. Если система способна переходить из одного состояния в другое, то говорят, что она обладает поведением. Этим понятием пользуются, когда неизвестны закономерности (правила) перехода из одного состояния в другое. Тогда говорят, что система обладает каким-то поведением и выясняют его характер, алгоритм.

Понятие равновесие определяют как способность системы в отсутствие внешних возмущающих воздействий (или при постоянных воздействиях) сохранять свое состояние сколь угодно долго. Его называют состоянием равновесия.

Под устойчивостью понимают способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних (или в системах с активными элементами - внутренних) возмущающих воздействий. Эта способность обычно присуща системам при постоянном управляющем воздействии только тогда, когда отклонение не превышает некоторого предела.

Состояние равновесия, в которое система способна возвращаться, называют устойчивым состоянием равновесия. Возврат в это состояние может сопровождаться колебательным процессом. Соответственно в сложных системах возможны неустойчивые состояния равновесия.

Равновесие и устойчивость в экономических системах, несмотря на кажущуюся аналогию с техническими, - гораздо более сложные понятия, и ими можно пользоваться в основном как некоторыми аналогиями для предварительного описания поведения системы.

Развитие. Это понятие помогает объяснить сложные информационные и термодинамические процессы в природе и обществе. Исследование процесса развития, соотношения развития и устойчивости, изучение механизмов, лежащих в их основе, - наиболее сложные задачи теории систем. Целесообразно выделять особый класс развивающихся (самоорганизующихся) систем, обладающих особыми свойствами и требующих специальных подходов к моделированию.

Закономерности систем

Закономерности функционирования и развития систем (в более краткой формулировке - закономерности систем) - общесистемные закономерности, характеризующие принципиальные особенности построения и развития сложных систем.

Такие закономерности Л. фон Берталанфи вначале называл системными параметрами, а А. Холл - макроскопическими свойствами и закономерностями [19].

Закономерности систем условно разделяют на четыре группы: взаимодействия части и целого, иерархической упорядоченности, осуществимости и развития систем.

Закономерности взаимодействия части и целого. В процессе изучения особенностей функционирования и развития сложных открытых систем с активными элементами был выявлен ряд закономерностей, помогающих глубже понять диалектику части и целого в системе, чтобы учитывать их при принятии решений. Рассмотрим основные из этих закономерностей.

Закономерность целостности (эмерджентность) проявляется в системе в появлении (англ. emerge - появляться) у нее новых свойств, отсутствующих у элементов. Л. фон Берталанфи считал эмерджентность основной системной проблемой.

Проявление этой закономерности легко пояснить на примерах поведения популяций, социальных систем, а также технических объектов (свойства автомобиля отличаются от свойств узлов и деталей, из которых он собран). Чтобы глубже понять закономерность целостности необходимо учитывать следующие три аспекта:

1) свойства системы (целого) не являются простой суммой свойств составляющих ее элементов (частей);

2) свойства системы (целого) зависят от свойств составляющих ее элементов (частей);

3) объединенные в систему элементы, как правило, утрачивают часть своих свойств, присущих им вне системы, т. е. система как бы подавляет ряд свойств элементов; но с другой стороны, элементы, попав в систему, могут приобрести новые свойства.

Свойство целостности связано с целью, для выполнения которой создается система. При этом если цель не задана в явном виде, а у отображаемого объекта наблюдаются целостные свойства, можно попытаться определить цель или выражение, связывающее цель со средствами ее достижения (целевую функцию, системообразующий критерий), путем изучения причин появления закономерности целостности.

Наряду с изучением причин возникновения целостности, можно получать полезные для практики результаты путем сравнительной оценки степени целостности систем (и их структур) при неизвестных причинах ее возникновения. В связи с этим можно обратиться к закономерности, двойственной по отношению к закономерности целостности. Ее называют физической аддитивностью, независимостью, суммативностью, обособленностью.

Строго говоря, любая развивающаяся система находится, как правило, между состоянием абсолютной целостности и абсолютной аддитивности, и выделяемое состояние системы (ее «срез») можно охарактеризовать степенью проявления одного из этих свойств или тенденций к его нарастанию или уменьшению.

Для оценки этих тенденций А. Холл ввел две сопряженные закономерности, которые он назвал прогрессирующей факторизацией - стремлением системы к состоянию с все более независимыми элементами, и прогрессирующей систематизацией - стремлением системы к уменьшению самостоятельности элементов, т. е. к большей целостности.

Закономерности иерархической упорядоченности систем. Эта группа закономерностей тесно связана с закономерностью целостности, с расчленением целого на части. Однако она характеризует и взаимодействие системы с ее окружением - со средой (значимой или существенной для системы), надсистемой, подчиненными системами. Поэтому рассматриваемые ниже закономерности могут быть выделены в самостоятельный подраздел.

Коммуникативность. Эта закономерность составляет основу определения системы В. Н. Садовским и Э. Г. Юдиным, из которого следует, что система не изолирована от других систем, она связана множеством коммуникаций со средой, представляющей собой, в свою очередь, сложное и неоднородное образование, содержащее надсистему (систему более высокого порядка, задающую требования и ограничения исследуемой системе), подсистемы (нижележащие, подведомственные системы) и системы одного уровня с рассматриваемой.

Такое сложное единство со средой названо закономерностью коммуникативности, которая в свою очередь легко помогает перейти к иерархичности как закономерности построения всего мира и любой выделенной из него системы.

Иерархичность. Закономерности иерархичности или иерархической упорядоченности были в числе первых закономерностей теории систем, которые выделил и исследовал Л. фон Берталанфи. Он показал связь иерархической упорядоченности мира с явлениями дифференциации и негэнтропийными тенденциями, т. е. с закономерностями самоорганизации, развития открытых систем. На выделении уровней иерархии природы базируются некоторые классификации систем.

На необходимость учитывать не только внешнюю структурную сторону иерархии, но и функциональные взаимоотношения между уровнями обратил внимание академик В. А. Энгельгардт [7]. На примерах биологических организаций он показал, что более высокий иерархический уровень оказывает направляющее воздействие на нижележащий уровень, подчиненный ему. Это воздействие проявляется в том, что подчиненные члены иерархии приобретают новые свойства, отсутствовавшие у них в изолированном состоянии (подтверждение положения о влиянии целого на элементы), а в результате появления этих свойств формируется новый, другой «облик целого» (влияние свойств элементов на целое). Возникшее таким образом новое целое приобретает способность осуществлять новые функции, в чем и состоит цель образования иерархий. Иными словами, речь идет о закономерности целостности (эмерджентности) и ее проявлении на каждом уровне иерархии.

Эти особенности иерархических структур систем (или как принято иногда говорить иерархических систем) наблюдаются не только на биологическом уровне развития Вселенной, но и в социальных организациях, при управлении компанией, регионом, государством.

В силу закономерности целостности одна и та же система может быть представлена разными иерархическими структурами. Это зависит как от цели (разные иерархические структуры могут соответствовать разным формулировкам цели), так и от конкретных лиц, формирующих структуру.

Закономерности осуществимости систем. Проблема осуществимости систем является наименее исследованной. Рассмотрим некоторые из закономерностей, помогающие понять эту проблему и учитывать ее при определении принципов проектирования и организации функционирования систем управления.

Эквифинальность. Эта закономерность характеризует как бы предельные возможности системы. Л. фон Берталанфи, предложивший этот термин, определил эквифинальность как «способность в отличие от состояния равновесия в закрытых системах, полностью детерминированных начальными условиями, …достигать не зависящего от времени состояния, которое не зависит от ее начальных условий и определяется исключительно параметрами системы» [3, С. 42].

Потребность во введении понятия эквифинальности возникает, начиная с некоторого уровня сложности систем. Берталанфи не получил ответы на вопросы: какие именно параметры в конкретных условиях обеспечивают эквифинальность, как проявляется закономерность эквифинальности в сообществах, в организационных системах? Однако закономерность заставляет задуматься о предельных возможностях создаваемых предприятий, организационных систем управления отраслями, регионами, государством. В этой связи особый интерес представляют исследования возможных уровней существования социально-общественных систем.

На необходимость учитывать предельную осуществимость системы при ее создании впервые в теории систем обратил внимание У. Р. Эшби. Он сформулировал закономерность, известную под названием закон необходимого разнообразия [21].

Для задач принятия решений наиболее важным является одно из следствий этой закономерности, которое означает, что, создавая систему, способную справиться с решением проблемы, обладающей определенным, известным разнообразием (сложностью), нужно обеспечить, чтобы система имела еще большее разнообразие (знания методов решения), чем разнообразие решаемой проблемы, или была способна создать в себе это разнообразие (владела бы методологией, могла разработать методику, предложить новые методы решения проблемы).

Закономерность потенциальной эффективности. Развивая идею В. А. Котельникова о потенциальной помехоустойчивости систем, Б. С. Флейшман связал сложность структуры системы со сложностью ее поведения; предложил количественные выражения предельных законов надежности, помехоустойчивости, управляемости и других качеств систем; и показал, что на их основе можно получить количественные оценки осуществимости систем с точки зрения того или иного качества - предельные оценки жизнеспособности и потенциальной эффективности сложных систем [18].

Закономерности развития систем. В настоящее время все больше начинает осознаваться необходимость учета этих закономерностей.

Историчность. Очевидно, что любая система не может быть неизменной во времени. Системы возникают, развиваются, функционируют и когда-то все же погибают. Но трудно эти периоды жизненного цикла систем практически определить. Нелегко учитывать, что время является непременной характеристикой системы, что каждая система подчиняется закономерности историчности и что эта закономерность - такая же объективная, как целостность, иерархическая упорядоченность и др.

Закономерность самоорганизации. В числе основных особенностей самоорганизующихся систем с активными элементами специалисты называют способность противостоять энтропийным тенденциям, способность адаптироваться к изменяющимся условиям, преобразуя при необходимости свою структуру и другие. В основе этих, внешне проявляющихся способностей, лежит более глубокая закономерность, базирующаяся на сочетании в любой реальной развивающейся системе двух противоречивых тенденций: с одной стороны, для всех явлений, в том числе и для развивающихся, открытых систем справедлив второй закон термодинамики (второе начало), т. е. стремление к возрастанию энтропии; а с другой стороны, наблюдаются негэнтропийные тенденции, лежащие в основе эволюции.

При моделировании негэнтропийных тенденций в технических системах Я. З. Цыпкин ввел понятие адаптивности и разработал теорию адаптивных систем. Первоначально этот термин был перенесен и на организационные системы. Однако удобнее оказалось для таких систем ввести термин повышение организованности, порядка и назвать закономерность проявления негэнтропийных тенденций закономерностью самоорганизации.

Важные результаты в понимании закономерности самоорганизации получены в исследованиях, которые относят к развивающейся науке, называемой синергетикой.

Изложенные представления и понятия, сложившиеся в области теории систем к настоящему времени у ведущих ученых и приведенные в их работах, будут в дальнейшем использоваться автором при описании и исследовании социальных систем в качестве общей теоретической основы.