3.3. Основные уровни исследования сложных систем и определение их границ
Уровень изучения систем (общая стратификация). Сложенную систему чаще всего невозможно "охватить" полностью и детально представить (описать). На практике это не всегда требуется. Но в том и в другом случае возникает проблема компромисса между простотой описания, что является одним из условий (предпосылок) понимания, и необходимостью учета многочисленных и разноплановых характеристик систем.
Одним из путей решения этой проблемы является "послойное" – стратифицированное описание (от лат.stratum – "понятие"; facere – "делать").
Основными уровнями изучения систем является:
макроскопической;
микроскопической.
Макроскопический уровень изучения (МУИ) состоит в игнорировании детальной структуры системы и наблюдения только общего поведения системы как целого, в оценке ее интегральных характеристик. Цель состоит в создании модели изучаемой системы в ее взаимодействии с окружением (модель "вход-выход").
К числу макроскопических характеристик систем относятся:
тип структуры;
границы ее существования;
характер ее взаимосвязи "вход-выход";
особенности функционирования (дискретное и непрерывное);
степень организованности и высота (уровень) организации;
особенности "жизненного цикла" системы;
эффективность системы.
Микроскопический уровень изучения систем связан с детальным описанием каждой из компонент системы, всего комплекса внутренних процессов. Центральным для микроскопического представления является понятие элемента. В рамках микроскопического подхода изучаются связи и функции элементов, эффективность элементов, структура системы и др.
Другими "срезами" являются уровни, виды и особенности описания которых представлены на рис.3.1:
морфологический;
функциональный;
информационный;
процессуальный;
генетико-прогностический .
Рис. 3.1. Виды и особенности описания систем
Морфологический уровень дает представление о строении системы. Это позволяет осуществить морфологическое описание выполнять в последовательности: подсистемами 1-го уровня членения (деления) далее компоненты последующих уровней вплоть до уровня элементов; характер пространственно-временной организации компонентного состава и связей; определяются границы системы; изучаются изменчивость и особенности морфологии на различных стадиях существования системы.
Глубина морфологического анализа определяется, как правило, тремя факторами:
стоящими задачами исследования;
значимостью влияния нижележащих слоев структуры на интегральные;
характеристики системы;
достижимой степенью снятия неопределенности.
Задачи исследования, в зависимости от тех или иных обстоятельств, например, оснащения клиники (больницы) современной диагностической аппаратурой, квалификацией медперсонала, наличия лечебных средств и медикаментов, запаса времени на проведение диагностических и лечебных воздействий и т.п.), могут быть ориентированы на различную полноту морфологических данных.
Состав компонентов системы и, в частности, элементов может быть гомогенным (содержать однотипные элементы), гетерогенным (содержать разнотипные элементы) и смешанным. Система может включать вещественные энергетические и информативные элементы. Такой характер могут иметь и связи. В искусственных системах существенная роль принадлежит экономическим связям и социальным отношениям.
Определение границ системы часто не простая задача, так как не всегда бывает ясно, как определить исследуемую систему от ее окружения. Здесь значительную роль могла бы сыграть теория мощности связей. Располагая методами оценки мощности (силы) связей, можно было бы на множестве элементов и связей построить эквипотенциальные поверхности
W=W(s, ), (3.1)
где W – мощность связей ; s – элементы системы.
Тогда граница системы будет определяться эквипотенциальной поверхностью описываемой зависимостью:
F(х, , w0 ) = 0, (3.2)
где w0 – заданная (учитываемая при исследовании системы ) мощность связей (пороговое значение мощности связи ) на основании свойства системы элементы, имеющие все связи мощностью W(s, ) w0 будут входить в исследуемую систему, а множество элементов s, у которых есть хотя бы одна связь мощностью W(s, ) w0, а остальные связи множества элементов s характеризуются мощностью связи W(s, ) w0, тогда элементы с такой мощностью связей будут находиться на границе системы, т.е. являются пограничными. Элементы s, у которых все связи имеют мощность W(s, )w0 не являются элементами рассматриваемой системы.
В простых физических системах оценкой мощности связей может служить количество энергии, затрачиваемое на их (связей) разрушение или формирование.
Основной задачей функционального описания является определение нововведения системы, ее возможностей и отношения к другим системам. Оно наиболее тесно связано с преобразованием энергии. Функциональное описание также как и морфологическое, имеет иерархическую схему и должно отражать иерархию функций (от клетки к органу, от органа к организму и т.д.), а также процессы и параметры системы. Рациональный путь формирования функционального описания состоит из такой процедуры, как описание более высокого уровня на основе обобщенных и факторизованных переменных низшего уровня. Для развивающихся систем важным аспектом функционального описания изучаемой системы является описание изменчивости (перестройки) функций в течение "жизни" системы. В теории систем функциональное описание получило, как следует из имеющихся публикаций, наибольшее развитие при разработке, например, моделей функционирования систем.
Задачи информационного описания заключаются в определении характеристик организации систем и оценке ее сложности. Ведущую роль информация играет и в процессе управления.
Процессуальные характеристики дают представление об особенностях процессов в системе, об изменчивости ее свойств. Центральным понятием здесь является понятие "жизненного цикла системы ".