Общая характеристика системных исследований. Системы и их свойства

ЛЕКЦИЯ 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМНЫХИССЛЕДОВАНИЙ ЛЕКЦИЯ 2. СИСТЕМЫ И ИХ СВОЙСТВА Лекция 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ План 1.1. История развития системных исследований 1.2. Виды системных исследований. 1.3. Место теории систем и системного анализа среди других наук 1.1. История развития системных исследований В современной технике, природе и обществе мы, как правило, имеем дело с самыми различными системами. Система представляет собой множество взаимосвязанных элементов, выступающих как единое целое со всеми присущими ему внутренними и внешними связями и свойствами. Бесконечное многообразие систем представляет собой внешний мир. Подход к объектам исследования как к системам выражает одну из главных особенностей современного научного познания. Слово «система» появилось в Древней Элладе 2000 – 2500 лет назад и первоначально означало: сочетание, организм, устройство, организация, строй, союз. Оно также выражало определенные акты деятельности и их результаты (нечто, поставленное вместе; нечто, приведенное в порядок). Первоначально слово «система» было связано с формами социально-исторического бытия. Лишь позднее принцип порядка, идея упорядочивания переносятся на Вселенную. Превращение слова «система» в обобщенное понятие совершается поэтапно. Демокрит (ок. 470 или 460 до н.э. – ум. в глубокой старости), древнегреческий философ, образование сложных тел из атомов уподобляет образованию слов из слогов и слогов из букв. Сравнение неделимых форм (элементов с буквами) – один из первых этапов формирования научно-философского понятия, обладающего обобщенным универсальным значением. На следующем этапе происходит дальнейшая универсализация значения слова «система», наделение его высшим обобщенным смыслом, что позволяет применять его как к естественным, так и к искусственным объектам. В античной философии термин «система» характеризовал упорядоченность и целостность естественных объектов, а термин «синтагма» – упорядоченность и целостность искусственных объектов, прежде всего, продуктов познавательной деятельности. Именно в этот период был сформулирован тезис о том, что целое больше суммы его частей. В средневековой философии для выражения целостности познавательных образований стали использоваться новые термины: сумма, дисциплина, доктрина. В эпоху Возрождения (XV-XVI в.в.) бытие становится не только предметом философского размышления, стремящегося постичь его целостность, но и предметом социально-научного анализа. Возникает ряд научных дисциплин, каждая из которых вычленяет в природном мире определенную область и анализирует ее свойственными этим дисциплинам методами. Одной из первых таких дисциплин была астрономия. Н. Ко- перник (1473-1543) создал Гелиоцентрическую систему мира, объяснив, что Земля, как и другие планеты, обращается вокруг Солнца и, кроме того, вращается вокруг своей оси. Наука эпохи Возрождения выработала определенную концептуальную систему. Ее важнейшие категории – вещь и свойства, целое и часть, субстанция и атрибуты. Вещь трактовалась как сумма отдельных свойств. Глубокую и основательную разработку идея системной организации научного знания получила в немецкой классической философии. Структура научного знания, принципы и основания построения теоретических систем стали в ней предметом специального философского, логико-методологического анализа. Немецкий математик и философ И.Г. Ламберт (1728 – 1777) подчеркивал, что «всякая наука, как и ее часть, предстает как система, поскольку система есть совокупность идей и принципов, которая может трактоваться как целое. В системе должны быть субординация и координация». Новый этап в интерпретации системности научного знания связан с именем И. Канта (1724-1804). Его заслуга состоит не только в четко осознанном системном характере научно-теоретического знания, но и в превращении этой проблемы в методологическую, в выявлении определенныхпроцедур и средств системного конструирования знания. В теоретическом естествознании XIX – XX вв. возрастает роль моделей в познании. Целое понимается уже не как простая сумма, а как функциональная совокупность, которая формируется некоторым заранее задаваемым отношением между элементами. При этом фиксируется наличие особых интегративных характеристик данной совокупности – целостность, несводимость к составляющим элементам. Сама эта совокупность, отношение между элементами (их координация, субординация и т.д.) определяются некоторым правилом или системообразующим принципом, который позволяет не только постулировать те или иные свойства элементов и системы, но и предсказывать возможные элементы и свойства системной совокупности (пример – таблица Д.И. Менделеева). Развитие научного знания и его приложений к практической деятельности в XIX веке сопровождалось развитием двух взаимосвязанных тенденций: дифференциации и интеграции научных дисциплин и областей знания. Возникло много специальных дисциплин, которые часто используют сходные формальные методы, но преломляют их с учетом потребности конкретных приложений. Тенденция дифференциации в науке дала немало ценных результатов и продолжает действовать в настоящее время. В то же время уже в конце XIX века стало резко увеличиваться число комплексных проектов и проблем, требующих участия специалистов различных областей знаний. Усложнилось управление экономикой. Появилась потребность в специалистах широкого профиля, обладающих зна-ниями не только в своей области, но и в смежных областях и умеющих эти знания обобщать, использовать аналогии, формировать комплексные модели. Поэтому все большее значение получает тенденция интеграции научных знаний. Наиболее значимые результаты этой тенденции выразились в попытках создания принципиально новых теоретических конструкций, методологических средств познания и инструментов практической деятельности. В числе универсальных системных концептуальных построений (неформализованных общих теорий систем), прежде всего, следует назвать: «тектологию», или «всеобщую организационную науку», А.А. Богданова, общую теорию систем Л. Берталанфи, теоретическую кибернетику Н. Винера и У.Р. Эшби. Эти теории имели разную судьбу и оказали различное влияние на развитие науки в целом и системных исследований в особенности. И все же у них есть нечто общее: с течением времени сохраняется и даже возрастает значимость их системно-методологического содержания, чего нельзя сказать об их системно-теоретических построениях. Исследования, проведенные уже в наши дни, показали, что важные идеи и принципы кибернетики, сформулированные Н. Винером и особенно У.Р. Эшби, значительно раньше, хотя и в несколько иной форме, были выражены нашим соотечественником – врачом, философом и экономистом А.А. Богдановым (Малиновским) (1873-1928) в работе «Всеобщая организационная наука (Тектология)». В еще большей мере это относится к общей теории систем (ОТС) Л. Берталанфи, идейная часть которой во многом предвосхищена автором тектологии. По мнению А.А. Богданова, предметом организационной науки являются общие организационные принципы и законы, в соответствии с которыми протекают процессы организации во всех сферах органического и неорганического мира, в работе стихийных сил и сознательной деятельности людей. Они действуют в технике (организация вещей), экономике (организация людей), идеологии (организация идей). В своей работе А.А. Богданов вводит понятие организации в качестве одного из первичных понятий. Материя существует во времени и пространстве. Она всегда имеет ту или иную организацию. В то же время и организацию нельзя мыслить без ее материального носителя. Основание для построения теории А.А. Богданов видит в том, что, несмотря на фантастическое разнообразие материала, существующего в природе, количество архитектурных или организационных форм относительно невелико. Он демонстрирует это на многих примерах самой разной физической природы. А.А. Богданов изучает не только статику. Он анализирует разнообразные особенности механизмов отбора, определяющие эволюцию организации, прослеживает ее развитие. Для построения тектологии используется материал самых различных наук, в первую очередь естественных. Анализ этого материала приводит к выводу о существовании единых структурных связей и закономерностей, общих для самых разнородных явлений. Основная идея тектологии – признание необходимости подхода к любому явлению со стороны его организованности (у других авторов – системности). Под организованностью понимается свойство целого быть больше суммы своих частей. Чем больше целое разнится от суммы своих частей, тем больше оно организовано. Тектология рассматривает все явления как непрерывные процессы организации и дезорганизации. Принципы организованности и динамичности тесно связаны с принципом це- лостного рассмотрения отдельных явлений и всего мира вообще. Анализируя сущность организации, А.А. Богданов высказал идею о необходимости системного подхода к ее изучению, дал характеристику соотношения системы и ее элементов, показав, что организационное целое превосходит простую сумму его частей. Если, предположим, писал он, один человек расчищает от камней в день 1 десятину поля, то два вместе выполняют за день не двойную работу, а больше – 2 ¼ – 2 1/2 десятины. При трех-четырех работниках отношение может оказаться еще более благоприятным – до известного предела, разумеется. Но не исключена и та возможность, что два, три, четыре работника совместно выполняют менее чем двойную, тройную, четвертную работу. Оба случая всецело зависят от способа сочетания данных сил. В первом случае вполне законно утверждение, что целое оказалось практически больше простой суммы своих частей, во втором – что оно практически меньше ее. Первое и обозначается как организованность, а второе – как дезорганизованность. Как же объяснить некоторую парадоксальность увеличения и уменьшения практической суммы активностей? Для этого надо учитывать сопротивления, которые эти активности преодолевают. Организационное целое оказывается больше простой суммы его частей, если наличные активности соединяются с меньшей потерей, чем противостоящие им сопротивления. Таким образом, элементы всякой организации сводятся к активностям – сопротивлениям. А.А. Богданов выявил и сформулировал два ведущих закона, которые предопределяют функционирование и развитие организационных систем. Формулировка первого закона, по мнению А.А. Богданова, отражает организационный и дезорганизационный опыт и гласит: «...если система состоит из частей высшей и низшей организованности, то ее отношение к среде определяется низшей организованностью. Например, прочность цепи определяется наиболее слабым звеном, скорость эскадры – наименее быстроходным из ее судов, урожайность – тем из условий плодородия, которое имеется в относительно наименьшем количестве (агрономический закон Либиха) и т.п. Согласно этому закону расширение хозяйственного целого зависит от наиболее отстающей его части». Этот закон, по утверждению А.А. Богданова, относится ко всем системам – физическим, биологическим, психическим, социально-экономическим, политическим. Отвечая на предложение А. Луначарского работать в первом правительстве В. Ленина – Л. Троцкого, А. Богданов писал: «Существует такой тектологический закон: если система состоит из частей высшей и низшей организованности, то ее отношение к среде определяется низшей организованностью. Например, позиция партии, составленной из разнородных классовых отрядов, определяется ее отсталым крылом. Большевизм идет по пути военно-потребительского коммунизма. Он может выполнять объективно необходимую задачу, но в, то же время он обречен на крушение политическое и идейное. В России солдатско-коммунистическая революция есть нечто, скорее противоположное социалистической, чем приближенное к ней». Считая организацию сущностью живой и неживой природы, Богданов любую деятельность сводил, в конечном счете, к организационной. По его мнению, у человечества нет иной деятельности, кроме организационной, нет иных задач, иных точек зрения на жизнь и мир, кроме организационных. Дезорганизационную деятельность Богданов считает частным случаем организационной деятельности. «Если общество, классы, группы разрушительно сталкиваются, дезорганизуя друг друга, то именно потому, что каждый такой коллектив стремится организовать мир и человечество для себя, по-своему. Это результат отдельности, обособленности организующих сил, – результат того, что не достигнуто еще их единство, их общая, стройная организация. Это борьба организационных форм». Организационная деятельность человека, в какой бы сфере она ни осуществлялась, всегда заключается, по утверждению А. Богданова, в соединении и разъединении каких-либо конечных элементов. «Так, процесс труда сводится к соединению разных материалов, орудий труда и рабочей силы и к отделению разных частей этих комплексов, в результате чего получается организованное целое – продукт» ( Информация о письме Богданова к Луначарскому взята из НГ, 1996, 6 июня.) Соединение комплексов составляет основу формирующего механизма тектологии, названную биологическим термином «конъюгация», в который Богданов вкладывал широкий смысл, – это и сотрудничество, и всякое иное общение, и товарный обмен между предприятиями, и многое другое. Второй закон Богданов назвал законом расхождения. Комплексы (системы) расходятся, различаются между собой в силу первичной неоднородности (начальная разность), разности среды и под воздействием исходных изменений. В жизни закон расхождения играет важную, направляющую роль. Он указывает, что, во-первых, в отношениях и взаимосвязях между системами в большинстве случаев имеют место различные противоречия, во-вторых, за всяким многообразием надо видеть то сравнительное единообразие, из которого оно произошло, от сложного восходить к более простому, в-третьих, образовавшиеся части будут обладать прогрессирую щими различиями, в-четвертых, эти различия будут направлены на создание дополнительных связей, стабилизирующих систему. Существенной чертой закона расхождения является его необратимость, т.е. если каким-либо образом соединить части в единое целое, получится новое системное образование, имеющее характерные черты, отличные от организационных признаков системы, имеющейся до расхождения. К сожалению, новаторские, гениальные идеи и обобщения, изложенные в труде А.А. Богданова, не были по достоинству оценены в его время научной общественностью. Это, конечно, затормозило разработку теории организационной деятельности. Но времена меняются. Наступила эпоха нового прочтения идей, законов и принципов всеобщей организационной науки (тектологии) А.А. Богданова. В январе 1995 г. в Университете Восточной Англии (Норвич) на конференции «Истоки и развитие организа- ционной теории в России» основное внимание было уделено тектологии А.А. Богданова, причем наиболее ценными в его концепции были признаны методологический аспект, разработка им новой парадигмы мышления. Выявление основных организационных законов, принципов, системообразующих механизмов, установление среди них факторов, формирующих, регулирующих, стабилизирующих системы, – это конкретное содержание тектологии, которое наряду с ее методологией привлекает внимание современных разработчиков теории организации. Позднее теорией организации (синонима теории систем) занимались выдающиеся представители отечественного естествознания – И.И. Шмальгаузен, В.Н. Беклемишев и ряд других специалистов, которые внесли много оригинального в трактовку понятия организации и показали значение этого понятия для общего представления о развитии материального мира. Нельзя не отметить, что в научной концепции А.А. Богданова не все положения и суждения достаточно обоснованы и прошли проверку социальной практикой (особенно механизм возникновения, функционирования и разрушения социосистем), поскольку в то время не было достаточного эмпирического и теоретического материала. Ныне разработаны концепции синергетики (Ф. Хакен), общего эволюционизма (Н. Моисеев), общей теории систем (А. Уемов, Ю. Урманцев) и др. Их теоретические установки способствуют дальнейшему развитию общей науки организаторской деятельности. Австрийский биолог и философ Л. Берталанфи (1901 – 1972) первым из западных ученых разработал концепцию организма как открытой системы. Начиная со своих первых работ, Л. Берталанфи проводит мысль о неразрывности естественнонаучного (биологического) и философского (методологического) исследований. Сначала была создана теория открытых систем, граничащая с современной физикой, химией и биологией. В своей теории Л. Берталанфи обобщил принципы целостности, организации, эквифинальности (достижения системой одного и того же конечного состояния при различных начальных условиях) и изоморфизма. Классическая термодинамика исследовала лишь закрытые системы, то есть не обменивающиеся веществом с внешней средой и имеющие обратимый характер. Попытка применения классической термодинамики к живым организмам (начало XX в.) показала, что, хотя при рассмотрении органических явлений использование физико-химических принципов имеет большое значение, так как в организме имеются системы, находящиеся в равновесии (характеризующимся минимумом свободной энергии и максимумом энтропии), однако сам организм не может рассматриваться как закрытая система в состоянии равновесия, ибо он не является таковым. Организм представляет собой открытую систему, остающуюся постоянной при непрерывном изменении входящих в нее веществ и энергии (так называемое состояние подвижного равновесия). Развитие теории открытых систем в 1930-1940 гг. обнаружило дополнительные свидетельства в пользу обобщенного характера ее моделей и аппарата. Возникла необходимость осознанного и развернутого изложения этой общности. В 1940 – 1950 гг. Л. Берталанфи обобщил идеи, содержащиеся в теории открытых систем, и выдвинул программу построения общей теории систем (ОТС). Концепция ОТС возникла у Л. Берталанфи как обобщение принципов теории открытых систем. Модели, применяемые в теории открытых систем, а также используемый для их построения аппарат, давали возможность анализировать (уже в момент создания теории) не только биологические объекты, но и явления физической химии, психологии, социологии и некоторых других дисциплин. Первые публикации Л. Берталанфи по ОТС появились в исключительно благоприятной научной обстановке, когда ученый мир оказался хорошо подготовленным к восприятию системных идей, и поэтому они сравнительно скоро получили широкое научное признание. Это произошло в период возникновения и развития теории информации, теории игр и принятия решений, теории управления и организации, революционного воздействия на многие стороны жизни общества электронной вычислительной техники. Во всех этих, а также связанных с ними новейших направлениях развития науки и техники речь фактически шла об исследовании особых классов систем, поэтому задача обобщенного описания специфики системных методов исследования воспринималась как органический продукт современного научного развития. По замыслу Л. Берталанфи, ОТС представляет собой выражение существенных изменений в понятийной картине мира, которые принес с собой XX век. Характерное для XIX в. стремление свести все уровни реальности к физическому сменилось пониманием мира как множества разнородных сфер реальности, хотя и теснейшим образом связанных друг с другом, но не сводимых друг к другу. Если до сих пор унификацию наук видели обычно в сведении всех наук к физике, то, с точки зрения Л. Берталанфи, единая концепция мира может быть, скорее, основана на изоморфизме законов в различных областях. В результате он приходит к концепции синтеза наук, которую в противоположность редукционизму (то есть сведению всех наук к физике) называет перспективизмом. В основании перспективизма лежит мысль о том, что общие категории мышления сходны в самых различных отраслях современной науки; отсюда возникает возможность построить единую науку на базе изоморфизма законов в ее различных областях. Это означает, что можно говорить о структурном сходстве теоретических моделей, которые применяются в различных областях науки. К числу недостатков ОТС Л. Берталанфи относятся неполное определение понятия «система», отсутствие особенностей саморазвивающихся систем и теоретического исследования связи, а также условий, при которых система модифицирует свои формы. Но основной методологический недостаток его теории заключается в утверждении автора о том, что она выполняет роль философии современной науки, формируя философски обобщенные принципы и методы научного исследования. В действительности это не так. Ибо для философского учения о методах исследования необходимы совершенно иные (новые) исходные понятия и иная направленность анализа: абстрактное и конкретное специфически мысленное знание, связь знаний, аксиоматическое построение знаний и др., что отсутствует в ОТС. Создавая ОТС, Л. Берталанфи опирался на У. Уивера, различавшего три этапа развития предметов научного анализа: на первом рассматривалась организованная простота (мир классической механики), на втором – неорганизованная сложность (мир классической статистической физики), на третьем, в который вступила наука XX в., – организованная сложность. Организованная сложность, организация систем явилась предметом исследования ОТС, поэтому ОТС носит и другое название – теория организации. Построенная теория организации является специальной научной дисциплиной. Вместе с тем она выполняет определенную методологическую функцию. В силу общего характера исследуемого предмета (системы) ОТС дает возможность охватить одним формальным аппаратом об- ширный круг специальных систем. Таким образом, основными задачами «общей теории систем» Л. Берталанфи являются: 1) формулирование общих принципов и законов систем независимо от их специального вида, природы составляющих их элементов и отношений между ними; 2) установление путем анализа биологических, социальных и бихевиоральных объектов как систем особого типа точных и строгих законов в нефизических областях знания; 3) создание основы для синтеза современного научного знания в результате выявления изоморфизма законов, относящихся к различным сферам реальности. В 40 – 50-е гг. XX в. в разных странах возникают группы ученых, ведущих поиск совместных подходов физики, математики, техники, физиологии к проблемам связи и управления. В США инициатором объединения ученых многих специальностей для совместного обсуждения междисциплинарных проблем стал крупный математик Н. Винер. Важным рубежом в становлении науки об управлении и связи был 1954 г., когда в Принстоне Винер собрал на семинар группу нейрофизиологов, инженеров-связистов, конструкторов вычислительной техники. На этом семинаре был принят ряд обобщающих терминов и понятий: термин «память» объединил различные методы хранения информации, термин «обратная связь» перешел из электротехники и автоматики в науку о живых организмах, принято измерение количества информации битом. В 1948 г. вышла книга Н. Винера «Кибернетика или управление и связь в животном и машине», положившая начало науке кибернетике. Для лучшего понимания того, что изучает кибернетика, приведем цитату из работы* известного математика А.А. Ляпунова (1911-1973): «…Кибернетика – это наука об общих закономерностях строения управляющих систем и течения процессов управления. …Всякое управление осуществляется посредством передачи информации, поэтому кибернетика изучает процессы хранения, передачи, переработки и восприятия информации, способы ее кодирования на разных языках, а также методы переработки информации и устройства, выполняющие эту переработку.(Ляпунов А. А. Проблемы теоретической и прикладной кибернетики. – М., 1980). По своим методам кибернетика является точной наукой. Кибернетика взаимодействует со многими отраслями знания, изучающими конкретные управляющие системы». В нашей стране вначале кибернетика не признавалась наукой. В 50-е гг. XX в. ее запрещали, называли лженаукой. После признания кибернетики в 70-х гг. XX в. термин «кибернетика» использовался в нашей стране как обобщающий для названия всех системных направлений, а в дальнейшем стал использоваться в более узком смысле – как направление, занимающееся процессами управления техническими объектами, разработкой технических аналогов живых организмов (роботов), созданием сложных технических комплексов, систем искусственного интеллекта. Термин кибернетика и в настоящее время используется неоднозначно. Некоторые исследователи продолжают считать этот термин обобщающим для междисциплинарных направлений. Другие – рассматривают кибернетику как одно из направлений теории систем и системного анализа, занимающееся процессами управления в основном техническими объектами. Идеи кибернетики применяются в различных прикладных областях: в биологии (биокибернетика), медицине, экономике, психологии, педагогике, военном деле и т.д. Тектология А.А. Богданова, общая теория систем Л. Берталанфи и кибернетика Н. Винера оказали важное стимулирующее влияние на развитие системных исследований. Современные концепции теории систем изложены в работах М. Месаровича, Р. Акоффа, Р. Калмана, Дж. Клира, Н.П. Бусленко, Н.Н. Моисеева, А.И. Уемова, В.Н. Садовского и многих других. В XX в. появилось много обобщающих научных направлений, отвечающих потребностям практики. Среди них, прежде всего, надо отметить исследование операций и общую теорию управления. В этих дисциплинах лежат истоки системного анализа, его методических концепций. Разработка и широкое применение системного анализа – заслуга знаменитой фирмы «РЭНД корпорэйшн», созданной в 1947 г. Специалисты этой мощной корпорации выполнили ряд основополагающих исследований и разработок по системному анализу, ориентированных на решение проблем Министерства обороны США. Среди многочисленных публикаций в этот период по анализу сложных технических систем и решению сложных проблем в условиях неопределенности отметим книгу С. Оптнера «Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем» (1965 г.). Написанная лаконично, но насыщенная большим количеством новых идей, она дает полное и ясное представление о системно анализе с характеристикой проблем делового мира, сущности систем и методологии решения проблем. Очень скоро выяснилось, что проблемы гражданские, проблемы фирм, маркетинга, аудита и прочие не только допускают, но и требуют обязательного применения этой методологии. Системный подход довольно быстро превратился в важный метод познания. 1.2. Виды системных исследований В настоящее время под системными исследованиями понимается очень обширный и крайне разнородный спектр научных и прикладных дисциплин, исследовательских и конструкторских разработок, которые при всей их специфике и разнообразии сходны в понимании и рассмотрении исследуемых ими объектов как систем, то есть множества взаимосвязанных элементов, выступающих в виде единого целого. Тем не менее, в области системных исследований можно выделить три основных направления. Первое направление связано с созданием универсальных системных концептуальных построений (общих теорий систем), начиная с тектологии А.А. Богданова, ОТС Л. Берталанфи, теоретической кибернетики Н. Винера и заканчивая современными концепциями теории систем. Второе направления охватывает разработку специализированных методологических подходов к исследованию систем. Примерами таких подходов служат структурно-функциональный анализ Т. Парсонса и Р. Мертона в социологии, структуралистская концепция Ф. де Соссюра в языкознании, ряд подходов в биологии, физиологии, экологии и т.д. Эти подходы представляли и представляют научную ценность, но лишь как специализированные, ориентированные на изучение определенных типов систем или их аспектов. Вместе с тем, они способствовали формированию системного подхода как междисциплинарной, общенаучной методологии, составляющей один из важнейших компонентов современных системных исследований. Третье направление системных исследований связано с разработкой инструментария, обеспечивающего практическое решение слабоструктурированных задач управления процессами и объектами. Инструментарий создавался в рамках исследования операций, системотехники и ряда других нетрадиционных методологий, возникших в последние десятилетия. Как определенное обобщение такого рода методологий сложился и интенсивно развивается в настоящее время системный анализ. Он имеет ярко выраженную практическую направленность. Таким образом, в структуре современных системных исследований следует выделять три хотя и взаимосвязанные, но относительно независимые направления – общую теорию систем, системный подход и системный анализ. Общая теория систем выступает в качестве общей науки о системах любых типов. Это междисциплинарная область научных исследований, ставящая своей задачей выявление и теоретическое описание закономерностей строения, поведения, функционирования и развития систем. Предложенные варианты общесистемных концепций строятся на различных предпосылках и отличаются разнообразием используемых средств. Задачей системного подхода является выражение принципов, понятий и методов системных исследований на уровне общенаучной методологии. Системный подход – это некоторый общеметодологический принцип. Его гносеологический аспект – это теория систем. Его рецептурная, аппаратная реализация – это системный анализ. Системный анализ – дисциплина прикладная, ориентированная на разработку методологических средств исследований, конструирования систем и управления системами. Целенаправленность, достижение практического эффекта составляет конечную задачу и отличительную черту системного анализа. Как правило, такие исследования возникают там, где нет зрелой теории, относящейся к исследуемой ситуации, где цели исследования общи, расплывчаты, недостаточно конкретны. Существуют различные точки зрения на термин «системный анализ». Сторонники одной из них делают упор на математику, то есть на описание сложной системы с помощью формальных средств (блочных диаграмм, сетей, математических уравнений). На основе такого рода формального описания часто ставится математическая задача на отыскание оптимального проекта системы или наилучшего режима ее функционирования, то есть нахождения максимума (или минимума) целевой функции системы (например, максимума прибыли, минимума времени выполнения операций, максимума надежности и т.п.). Однако практика показала, что математика оказывается неэффективной при анализе широких проблем с множеством неопределенностей, по крайней мере, на начальном этапе их исследования. Подчеркнем, что сущность системного анализа заключается не в математических методах и процедурах: его рекомендации далеко не обязательно вытекают из вычислений. Самым существенным является то, что на всех этапах жизненного цикла любой системы осуществляется сопоставление альтернатив, по возможности в количественной форме, на основе логической последовательности шагов, которые могут быть воспроизведены и проверены другими. При таком подходе на первый план выдвигаются уже не математические методы, а сама логика системного анализа, упорядочение процедуры принятия решений. Системный анализ позволяет неизмеримо глубже и лучше осмыслить сущность систем, их структуру, организацию, задачи, закономерности развития, оптимальные пути и методы управления. Системный анализ обостряет интуицию руководителя и этим расширяет основу для его суждений, помогая таким образом выработать лучшее решение. Отметим основные черты системного анализа: • Системный анализ связан с принятием оптимального решения из многих возможных альтернатив. • Каждая альтернатива оценивается с позиции длительной перспективы. • Системный анализ рассматривается как методология углубленного уяснения (понимания) и упорядочения (структуризации) проблемы. • Систематически на всех этапах жизненного цикла любой системы осуществляется сопоставление альтернатив, по возможности в количественной форме, на основе логической последовательности шагов. • Системный анализ применяется, в первую очередь, для решения стратегических проблем. • Признается принципиальное значение организационных и субъективных факторов в процессе принятия решений. В соответствии с этим разрабатываются процедуры широкого использования качественных суждений в анализе и согласовании различных точек зрения. • Особое внимание уделяется факторам риска и неопределенности, их учету и оценке при выборе наиболее оптимальных решений среди возможных вариантов. Повышенное внимание к факторам риска и неопределенности непосредственно вытекает из распространения системного анализа на перспективные проблемы. Тенденция к системному анализу крупных проблем появляется только тогда, когда их масштаб возрастает до такой степени, что решения становятся сложными, трудоемкими и дорогостоящими. При обосновании таких решений, которые становятся предметом системного анализа, все большее значение приобретают факторы, рассчитанные вперед на 10–15-летний период. К факторам такого рода относятся, прежде всего, огромный рост капиталовложений на осуществление крупных программ, охватывающих длительный период, и все большая зависимость этих программ от результатов научных исследований и технических разработок. Важно отметить, что с ростом общности и важности проблем возрастает значение системного анализа для их решения. Одной из таких областей, например, является изучение процессов глобального развития. Системный анализ рассматривает проблему в целом, с постоянным упором на выявление неопределенности, позволяет систематически и эффективно сочетать суждения и интуицию экспертов в соответствующих областях. Как и другие способы исследования, системный анализ имеет ограничения. Ограниченность системного анализа обусловлена неизбежной неполнотой анализа. Практическая применимость и эффективность системного анализа во многом зависят от уровня конкретных знаний о сложнейших общественно-политических и социально-экономических процессах, от возможностей получения соответствующей информации о них. Даже при четкой логическо-структурной основе исследования и применении формальных методов оценки альтернатив и поиска наилучших решений огромную роль на всех его стадиях продолжают играть субъективные суждения и интуиция экспертов и лиц, ответственных за принятие решений. Поэтому системный анализ практически никогда полностью не достигает таких стандартов научного исследования, как объективность, точность и воспроизводимость результатов. В чем заключается основное значение системного анализа? В качестве основного и наиболее ценного результата системного анализа признается не количественное определенное решение проблемы, а увеличение степени ее понимания и возможных путей решения у специалистов и экспертов, участвующих в исследовании проблемы, и, что особенно важно, у ответственных лиц, которым предоставляется набор хорошо проработанных и оцененных альтернатив. Значение методов системного анализа проиллюстрируем на одном примере, который часто приводится в литературе. Но сначала вспомним,что основными задачами системного анализа являются определение всего набора альтернатив решения проблемы и их сравнение с точки зрения затрат и эффективности при достижении определенной цели. Всякая сложная проблема включает множество различных факторов, которые не могут быть охвачены одной дисциплиной. Поэтому целесообразно создавать междисциплинарные группы специалистов, имеющих знания и квалификацию в различных областях. При этом более важным является и то, что проблема выглядит по-разному в глазах экономиста, биолога, инженера и пр., и различные подходы, свойственные им, могут лучше способствовать отысканию решений. Возникает необходимость рассматривать проблему с различных точек зрения, чтобы выяснить, какой именно подход или какая комбинация «специальных подходов» является наилучшей. Поясним это на примере (Райветт П., Акоф ф Р. Исследование операций / под ред. А. Лернера. – М., 1966). К управляющему большим административным зданием все возрастающим потоком поступали жалобы от работавших в этом здании служащих. В жалобах указывалось, что приходится слишком долго ждать лифта. Управляющий обратился за помощью к фирме, специализирующейся на подъемных системах. Инженеры этой фирмы провели хронометраж, показавший, что жалобы вполне обоснованы. Было установлено, что среднее время ожидания лифта превышает принятые нормы. Эксперты сообщили управляющему, что имеются три возможных способа решения задачи: увеличение числа лифтов, замена существующих лифтов быстроходными и введение специального режима работы лифтов, то есть перевод каждого лифта на обслуживание только определенных этажей. Управляющий попросил фирму оценить все эти альтернативы и представить ему сметы предполагаемых затрат для реализации каждого из вариантов. Через некоторое время фирма выполнила эту просьбу. Оказалось, что для реализации первых двух вариантов требуются затраты, которые, с точки зрения управляющего, не оправдывались доходом, приносимым зданием, а третий вариант, как выяснилось, не обеспечивал достаточного сокращения времени ожидания. Управляющий не был удовлетворен ни одним из этих предложений. Он отложил дальнейшие переговоры с этой фирмой на некоторое время, чтобы обдумать все варианты и принять решение. Когда руководитель сталкивается с проблемой, кажущейся ему неразрешимой, он часто считает нужным обсудить ее с некоторыми своими подчиненными. В группу сотрудников, к которым обратился управляющий, входил один молодой психолог, работавший в отделе найма персонала, обслуживающего и ремонтировавшего это большое здание. Когда управляющий изложил собравшимся сотрудникам суть проблемы, этот молодой человек очень удивился самой ее постановке. Он сказал, что не может понять, почему служащие, которые, как известно, каждый день бесполезно теряют много рабочего времени, недовольны тем, что им приходится ждать лифта какие-то минуты. Не успел он высказать свое сомнение, как у него мелькнула мысль, что он нашел объяснение. Хотя служащие нередко бесполезно растрачивают свои рабочие часы, они в это время заняты чем-то хотя и непроизводительным, но зато приятным. А вот ожидая лифт, они просто томятся от безделья. Спустя несколько дней проблема была решена при самых минимальных затратах. Психолог предложил повесить на каждом этаже у лифта большие зеркала. Эти зеркала, естественно, дали занятие ожидающим лифт женщинам, но перестали скучать и мужчины, которые теперь были поглощены разглядыванием женщин, делая вид, что не обращают на них никакого внимания. Мысль, которую иллюстрирует эта история, чрезвычайно важна. Психолог рассматривал точно ту же проблему, что и инженеры, но он подошел к ней с других позиций, определяемых полученным образованием и интересами. В данном случае подход психолога оказался наиболее эффективным. Очевидно, что проблема была решена за счет изменения поставленной цели, которая свелась не к сокращению времени ожидания, а к созданию впечатления, что оно стало меньше. Таким образом, мы нуждаемся в упрощении систем, операций, процедур принятия решений и пр. Но этой простоты не так-то легко достичь. Это труднейшая задача. Старое высказывание: «Я пишу вам длинное письмо, так как у меня нет времени сделать его коротким», может быть перефразировано: «Я делаю это сложным, так как не знаю, как это сделать простым». Системный анализ позволяет решить эту задачу. Таким образом, можно сказать, что задачей системного исследования является одновременно как построение картины проблемной ситуации (аналитическая фаза исследования), так и осознание тех конкретных задач, которые в этой ситуации целесообразно перед собой ставить, и тех действий, которые могут и должны привести к их решению (синтетическая фаза). Таким образом, в рамках системных исследований решаются два основных класса задач: 1) задачи анализа предмета исследования; 2) задачи синтеза наилучшего в определенном смысле варианта решения проблемы. Предметом системных исследований могут быть различного рода объекты, процессы и явления, а также связанные с ними проблемы. Понятия «теория систем», «системный подход», «системный анализ» не исчерпывают всей «системной терминологии». В 60-е годы при постановке и исследовании сложных проблем проектирования и управления довольно широкое распространение получил термин «системотехника». Термин довольно быстро стал использоваться в основном в приложениях системных методов только к техническим направлениям, а для других направлений был предложен термин «системология». Теория систем и системология в большей мере используют философские понятия и качественные представления. Исследование операций, кибернетика, системотехника, напротив, имеют более развитый формальный аппарат, но менее развитые средства качественного анализа и постановки сложных задач с большой неопределенностью. Системный анализ использует примерно в одинаковых пропорциях концептуально-методологические представления, что характерно для философии и теории систем, и формализованные методы и модели, что характерно для специальных дисциплин. 1.3. Место теории систем и системного анализа среди других наук Изучение любых объектов современности предполагает использова-ние системного подхода, в котором должны совместно участвовать представители гуманитарных, общественных, естественных и технических наук. Автор «Тектологии» А.А. Богданов утверждал, что организационные методы, то есть законы организации систем низшего уровня в системы высшего уровня едины для всех областей. Системный подход к объектам имеет важнейшее значение в становлении более высокой ступени мышления, а именно перехода его от аналитической ступени к синтетическому мышлению, которое способствует всестороннему и глубокому познанию явления. Системный подход выступает как одно из общенаучных методологических направлений. Это означает, что он ориентирован не на какую-либо специальную науку (сколь важное место в системе научного знания она бы ни занимала), а на науку в целом, на интеграцию достижений гуманитарных, общественных, естественных и технических паук, а также опыта практической деятельности, прежде всего в области организации и управления. Общенаучный характер системного подхода обусловливает его специфическое место в системе научного знания. Не претендуя на философскую общность выводов, системный подход выступает как одно из связующих звеньев между общефилософской методологией и методологией специальных наук. Связь системного подхода с философией реализуется, прежде всего, через принцип системности. Суть этого принципа состоит в понимании системы как комплекса взаимосвязанных элементов, образующих некоторую целостность. Воспринимая этот и некоторые другие философские принципы (например, принцип развития) и выражая интегративные тенденции в современном научном знании, системный подход ориентирует специальные дисциплины на достижение целостного, синтетического видения изучаемых сложных объектов. Следует подчеркнуть, что системный подход представляет собой междисциплинарную методологию особого типа, обеспечивающую такую интеграцию знаний, при которой специальные науки сохраняют свою самостоятельность и специфичность, не сводятся одна к другой, но их фактические данные и теоретические построения объединяются вокруг системных методов исследования как общего способа, интегрирующего научное знание в целях повышения его практической эффективности. Мы привыкли к традиционному делению наук на физику, химию, биологию, социологию и т.д. Предметом любой научной дисциплины является определенный класс систем. Физика изучает одни свойства и предметов и явлений, химия – другие, биология – третьи, социология – четвертые и т.д. Обычно эти предметы и явления представляют собой сложные системы с множеством связей. Системный подход позволяет охватить изучаемый предмет или явление в целом, интегративно – с учетом разнообразных связей, присущих только ему. Интегративное свойство оказывается очень удобным для определения различных объектов изучения частных наук. При этом оптимальное определение должно выглядеть следующим образом: «Объект есть совокупность таких-то компонентов, обладающая таким-то интегративным свойством». Например, «биоценоз – совокупность живых существ, способных поддерживать функционирование друг друга на большем промежутке времени, чем функционирование любого отдельно взятого живого существа» и т.д. По образному выражению Д.М. Жилина, частные науки без теории систем – дом без лестниц, теория систем без частных наук – лестница в воздухе. Системные исследования соединяют различные области знаний. Так, кибернетика перебросила мост между разными «царствами» окружающего нас мира – царством живого и неживого, выявив общие им обоим закономерности управления и контроля. Предмет кибернетики – законы управления и связи в живых и технических объектах – принципиально системен по своему характеру. Многочисленные разделы современных кибернетических исследований – информационное моделирование функций живых систем, бионические исследования, развитие теории самоорганизующихся систем, разработка методов эвристического программирования, кибернетические методы исследования и конструирования больших и сверхбольших систем (систем «человек – машина» и т.д.) – все они характеризуются своей системной направленностью. Системный подход в прикладном плане – это системный анализ. Неразрывна связь системного анализа с принятием решения, означающим выбор определенного образа или курса действий среди нескольких возможных альтернатив, достижение углубленного понимания внешних условий, в которых возникла проблема, а отсюда ограничений и последствий того или иного курса действий. В области принятия решений применение системного анализа определяется типом проблем, которые рассмотрим ниже. Все проблемы в зависимости от глубины их познания подразделяются на три класса (по Г. Саймону): а) хорошо структурированные или количественно сформулированные проблемы, в которых существенные зависимости выяснены настолько хорошо, что они могут быть выражены в числах и символах, получающих, в конце концов, численные оценки; б) неструктурированные или качественно выраженные проблемы, содержащие лишь описание важнейших ресурсов, признаков и характеристик, количественные зависимости между которыми неизвестны; в) слабо структурированные или смешанные проблемы, которые содержат как качественные, так и количественные элементы, причем качественные малоизвестные и неопределенные стороны проблемы имеют тенденцию доминировать. Для решения хорошо структурированных проблем используется методология исследования операций. Она состоит в построении, разработке и применении математических моделей и методов (линейного, нелинейного, динамического программирования и т.д.) для принятия оптимальных решений. Основная проблема применения методов исследования операций состоит в том, чтобы правильно подобрать типовую или разработать новую математическую модель, собрать необходимые исходные данные и убедиться путем анализа исходных предпосылок и результатов математического расчета, что эта модель отражает существо решаемой задачи. В неструктурированных проблемах традиционным является эвристический метод, который состоит в том, что опытный специалист собирает максимум различных сведений о решаемой проблеме, вживается в нее и на основе интуиции и суждений вносит предложения о целесообразных мероприятиях. При таком подходе отсутствует какая-либо упорядоченная логическая процедура отыскания решения, и специалист, выдвигающий определенные предложения, не может сколько-нибудь четко изложить способ, на основе которого он от совокупности разрозненных исходных сведений пришел к окончательным рекомендациям. При решении проблемы такой специалист полагается на имеющийся собственный опыт, на опыт своих коллег, на профессиональную подготовленность, на изучение похожих проблем методом ситуаций, но не на четко сформулированную методику. К слабо структурированным проблемам, для решения которых предназначен системный анализ, относится большинство наиболее важных экономических, технических, политических и военно-стратегических задач крупного масштаба, требующих больших вложений капитала и содержащих элементы риска. В процессе проведения системного анализа при решении проблемы некоторые элементы-подзадачи получают количественное выражение, и отношения между всеми элементами становятся все более определенными. Исходя из этого, в отличие от применения методов исследования операций, при использовании системного анализа совсем не обязательна первоначальная четкая и исчерпывающая постановка проблемы, эта четкость должна достигаться в процессе самого анализа и рассматривается как одна из его главных целей. Задачи методов исследования операций могут быть поставлены и решены в количественной форме. В противовес этому стратегические проблемы, состоящие в выработке долгосрочной политики, в области производства, как правило, не могут быть сформулированы как задачи исследования операций. Проблемы такого рода являются предметом системного анализа. Стратегические задачи в экономике, организации производства, военном деле, социологии не являются легко квантифицируемыми (то есть выражаемыми количественно) по причине отсутствия однозначного критерия оптимальности и требуют при выработке решений привлечения субъективных суждений опытных руководителей и экспертов. Существует множество новых научных дисциплин и разделов наук, ставящих своими задачами анализ систем определенного типа. Назовем основные из этих направлений исследования. Биология издавна пыталась представить свой объект исследования – живой организм – в виде системы. Примерами являются «теория открытых систем» Л. Берталанфи, исследования по физиологии высшей нервной деятельности Н.А. Бернштейна, П.К. Анохина и других, разработка проблем теоретической биологии И.И. Шмальгаузеном. Современные биологические представления о живом организме, а также о суборганизменных и супраорганизменных образованиях характеризуются широким проникновением идей системной организованности в общую теоретическую биологию и ее различные ветви. В психологии и лингвистике, так же как и в биологии, системные методы анализа уже сравнительно давно нашли широкое применение. В психологии – это, прежде всего концепция гештальтпсихологии, системный подход в исследованиях по психологии обучения, творческого мышления, инженерной психологии, теории личности и др. В лингвистике XX в. родоначальником системных, структурных идей явился Ф. де Соссюр. Опубликованная посмертно (в 1916 г.) его основная работа «Курс общей лингвистики» оказала исключительно большое влияние на формирование современных методов лингвистического исследования. Оформившиеся в 20-30-х годах пражская, американская и датская школы структурализма опирались на идеи Ф. де Соссюра и использовали системный подход к анализу языка. Из лингвистических концепций, получивших распространение в последнее время и тесно связанных с системно-структурным подходом к языку, следует назвать структурную типологию, структурный анализ значения, психолингвистику, работы по приложению методов современной математики (прежде всего теории множеств) к лингвистике, анализ логических основ лингвистических теорий, исследования по истории языка, семиотику, математический анализ произведений искусства. Основополагающие дисциплины естествознания – физика и химия – также не остались в стороне от системного движения. В физике проблемы системных методов исследования встают в термодинамике, в теории относительности, в квантовой механике, в приложении теории вероятностей к анализу физических объектов и т.д. Структурная теория А.М. Бутлерова лежит в основе многочисленных современных структурных представлений в химии. В математике идеи структурно-системного анализа связаны, прежде всего, с развитием теории множеств, абстрактной алгебры, математической логики. Значительный интерес с этой точки зрения представляет работа группы французских математиков, выступающих под псевдонимом Н. Бурбаки. Ими предпринята грандиозная попытка систематизировать здание современной математики на базе основных математических структур. Особый класс систем – формализованные (логические и математические) языки – анализируется в математической логике и в исследованиях по основаниям математики. Обобщением логических принципов анализа искусственных языков, а также соответствующих разделов психологии и лингвистического анализа естественных языков выступает семиотика – общая теория знаковых систем. В технике выдвинуты общие проблемы синтеза многих различных факторов и подходов при конструировании сложных технических систем. Это проблемы «человек-машина», инженерной психологии, исследования операций и пр. Сама деятельность разработки технических систем начинает выступать как сложная проблема, требующая специальных средств управления. Иными словами, развитие техники приводит к системной организованности самой деятельности, то есть к требованию строгой взаимосвязи усилий и методов инженера и психолога, математика и врача, физика и экономиста. В социологии можно выделить два основных подхода к системному исследованию общества. Это структурно-функциональный анализ, который исследует особенности развитого общества, определяющую роль способа производства по отношению к другим сторонам общественной жизни, противоречия между материальными и духовными явлениями жизни, специфические особенности и сложность выражения экономических отношений через взаимодействие политических, правовых, семейных, эмоциональных и других отношений, существующих в обществе. Другой подход к исследованию социальных явлений – это генетический анализ. Его задачи – понимание общества как развивающегося целого, выделение качественных особенностей каждой ступени его развития. В конечном счете, эти два способа исследования взаимно дополняют друг друга, позволяя понять общество как единое целое. Контрольные вопросы 1. Назовите основные события в развитии системных представлений в течение последних двух столетий. 2. Как проявляются тенденции дифференциации и интеграции научных дисциплин? 3. Охарактеризуйте виды системных исследований. 4. Что является предметом системных исследований? 5. Какие основные классы задач решаются в рамках системных исследований? 6. В чем состоит системный подход в изучении объектов, процессов, явлений? 7. Какова связь теории систем и системного анализа с другими науками? 8. Что такое проблемная ситуация? Какие типы проблем вы знаете? Какие типы проблем рассматривает системный анализ? 9. Приведите примеры дисциплин и разделов наук, ставящих своимиьзадачами анализ систем определенного типа. Какие это задачи? 10. Почему один и тот же объект, предмет или явление может изучаться в разных дисциплинах? Приведите примеры. Лекция 2. СИСТЕМЫ И ИХ СВОЙСТВА План 2.1. Понятие системы 2.2. Строение, функционирование и развитие систем 2.3. Виды структур. 2.4. Классификация систем 2.5. Свойства систем 2.6. Понятие управления 2.1. Понятие системы В настоящее время не существует общепринятого понятия системы. Термин «система» и связанная с ним «системная терминология» исследуется и подвергается осмыслению философами, биологами, психологами, физиками, математиками, кибернетиками, инженерами различных специальностей. Существует несколько десятков определений понятия «система». Их анализ показывает, что по мере развития теории систем и использования этого понятия на практике определение понятия «система» изменялось не только по форме, но и по содержанию. Приведем наиболее известные определения, получившие наибольшее распространение в литературе. Так, Л. Берталанфи определял систему как «комплекс элементов, находящихся во взаимодействии» или как «совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и со средой». По определению У.Р. Эшби, система – «нечто такое, что может изменяться с течением времени» или «любая совокупность переменных, которую наблюдатель выбирает из числа переменных, свойственных реальной машине». В Большой Советской Энциклопедии мы находим следующее определение: система (греч. – «составленное из частей», «соединение», о«соединяю, составляю») – объективное единство закономерно связанныдруг с другом предметов, явлений, а также знаний о природе и обществе. Система – а) «сложное единство, сформированное многими, как правило, различными факторами и имеющее общий план или служащее для достижения общей цели»; b) «собрание или соединение объектов, объединенных регулярным взаимодействием или взаимозависимостью»; с) «упорядоченно действующая целостность, тотальность» («Webster's Third New International Dictionary». «Теория систем исходит из предположения, что внешнее поведение любого физического устройства может быть описано соответствующей математической моделью, которая идентифицирует все критические свойства, влияющие на операции устройства. Получающаяся в результате этого математическая модель называется системой» (Т. Бус). Система есть «целое, составленное из многих частей. Ансамбль признаков» (К. Черри). «Система – размещение, множество или собрание вещей, связанных или соотносящихся между собой таким образом, что вместе они образуют некоторое единство, целостность»; система – размещение физических компонентов, связанных или соотносящихся между собой таким образом, что они образуют или действуют как целостная единица» (Дистефано и др.). «Система – в современном языке – есть устройство, которое принимает один или более входов и генерирует один или более выходов» (Дреник). «Система – устройство, процесс или схема, которое ведет себя согласно некоторому предписанию; функция системы состоит в оперировании во времени информацией и (или) энергией и (или) материей для производства информации и (или) энергии и (или) материи» (Д. Эллис, Ф. Людвиг). «Система – математическая абстракция, которая служит моделью динамического явления» (Г. Фриман). «Система – интегрированная совокупность взаимодействующих элементов, предназначенная для кооперативного выполнения заранее определенной функции» (Р. Гибсон). «Система – это множество объектов вместе с отношениями между объектами и между их атрибутами» (А. Холл, Р. Фейджин). «Система – собрание сущностей или вещей, одушевленных или неодушевленных, которое воспринимает некоторые входы и действует согласно им для производства некоторых выходов, преследуя при этом цель максимизации определенных функций входов и выходов» (Р. Кершнер). «Система S – данное множество состояний вместе с множеством переходов между состояниями; каждый переход может (но не обязательно) характеризоваться вероятностью его появления» (Дж. Клир). «Лингвистическое определение: «Абстрактной системой называется множество правильных высказываний (формул)». Синтаксическое определение: «Абстрактная система» определяется (М. Месарович): 1. некоторым множеством неявно определенных формальных объектов 2. некоторым множеством элементарных преобразований М 3. некоторым множеством правил Р образования последовательностей из элементов Т 4. некоторым множеством высказываний, определяющих исходный вид формальных объектов; эти высказывания используются для построения новых, производных объектов». «Система – это ограниченная в пространстве и во времени область, в которой части-компоненты соединены функциональными отношениями» (Дж. Миллер). «Система с математической точки зрения – это некоторая часть мира, которую в любое данное время можно описать, приписав конкретные значения некоторому множеству переменных» (А. Рапопорт). «Мы представляем себе систему как множество действий (функций), связанных во времени и пространстве множеством практических задач по принятию решений и оценке поведения, то есть задач управления» (С. Сенгупта, Р. Акофф). «Абстрактная система, или просто система, S представляет собой частично соединенное множество абстрактных объектов А1, А2, А3, ..., являющихся компонентами S. Компоненты системы S могут быть ориентированными или неориентированными; число их может быть конечным или бесконечным; каждый из них может определяться конечным или бесконечным числом основных переменных» (Л. Заде, Ч. Дезоер). «Система – это множество связанных действующих элементов» (О. Ланге). «Система – это разнообразие отношений и связей элементов множества, составляющее целостное единство»; «Под системой имеет смысл понимать организованное множество, образующее целостное единство» (А.Д. Урсул). «Системой можно назвать только такой комплекс избирательно вовлеченных компонентов, у которых взаимодействие – и взаимоотношение приобретают характер взаимосодействия компонентов на получение фокусированного полезного результата» (П.К. Анохин). «Отправляясь от целостного характера систем, можно качественно задать понятие системы через следующие признаки: 1) система представляет собой целостный комплекс взаимосвязанных элементов; 2) она образует особое единство со средой; 3) обычно любая исследуемая система представляет собой элемент системы более высокого порядка; 4) элементы любой исследуемой системы в свою очередь обычно выступают как системы более низкого порядка» (В.Н. Садовский и др.). «Системой мы будем называть упорядоченное определенным образом множество элементов, взаимосвязанных между собой и образующих некоторое целостное единство» (В.Н. Садовский). «Система есть отображение на языке наблюдателя (исследователя, конструктора) объектов, отношений и их свойств в решении задачи исследования, познания» (Ю.И. Черняк). Анализ приведенных определений позволяет разделить их на три группы. В первую группу входят определения системы как некоторых классов математических моделей. Вторая, наиболее значительная по объему, группа включает определения «системы» через понятия «элементы», «отношения», «связи», «целое», «целостность» (примеры таких определений общеизвестны). И, наконец, в третью группу входят определения «системы» с помощью понятий «вход», «выход», «переработка информации», «управление». Наибольший интерес, по крайней мере, на начальной стадии исследования, представляет вторая группа определений. Поясним этот тезис. Как и всякое фундаментальное понятие, термин «система» лучше всего конкретизируется в процессе рассмотрения ее основных свойств: — Система есть, прежде всего, совокупность элементов. При определенных условиях сами элементы могут рассматриваться как системы. — Наличие существенных связей между элементами, превосходящих по силе связи этих элементов с элементами, не входящими в данную систему. Под существенными связями понимаются связи, определяющие интегративные свойства системы. Указанное свойство отличает систему от простого конгломерата и выделяет ее из окружающей среды в виде целостного объекта. — Наличие определенной организации, что проявляется в снижении термодинамической энтропии (степени неопределенности) системы по сравнению с энтропией системоформирующих факторов (число элементов системы, число существенных связей), определяющих возможность создания системы. — Существование интегративных свойств, то есть присущих системе в целом, но не свойственных ни одному из ее элементов в отдельности. Их наличие показывает, что свойства системы хотя и зависят от свойств элементов, но не определяются ими полностью. Вывод: система не сводится к простой совокупности элементов, и, расчленяя систему на отдельные части, нельзя познать все свойства системы в целом. Таким образом, в самом общем случае понятие «система» характеризуется: • наличием множества элементов; • наличием связей между ними; • целостным характером данного объекта или процесса. Отметим, что любая попытка обобщить все или, по крайней мере, все основные значения термина «система» с неизбежностью приводят к тому, что под системой начинают понимать все что угодно – «Системой является все то, что мы хотим рассматривать как систему» (Дж. Клир). Возникает вопрос: каким же определением пользоваться? В различных ситуациях можно пользоваться разными определениями. Причем по мере уточнения представлений о системе определение системы не только может, но и должно уточняться. Уточнение определения системы влечет соответствующее уточнение ее взаимодействия со средой и определение среды. Среда есть совокупность всех объектов, изменение свойств которых влияет на систему, а также тех объектов, чьи свойства меняются в результате поведения системы. Выделяет систему из среды наблюдатель (лицо, принимающее решения, – ЛПР). В процессе исследования граница между системой и средой может изменяться. Более того, в зависимости от задачи исследования, ЛПР может считать себя элементом системы, или среды, или выделить себя и из системы, и из среды. 2.2. Строение, функционирование и развитие систем Элементы, компоненты, подсистемы Понятие элемента обычно представляется интуитивно ясным. Однако надо иметь в виду, что для каждой данной системы это понятие не является абсолютным, однозначно определенным, поскольку исследуемая система может расчленяться существенно различными способами в зависимости от цели исследования, и говорить об элементе можно лишь применительно к определенному из этих способов: другое расчленение может быть связано с выделением другого образования в качестве исходного элемента. Поскольку элемент выступает как своеобразный предел возможного членения объекта, собственное его строение (или состав) обычно не принимается во внимание в характеристике системы. Можно утверждать, что в общем случае элемент не может быть описан вне его функциональных характеристик: с точки зрения системы важно в первую очередь не то, каков субстрат элемента, а то, чему служит элемент в рамках целого. В системе, представляющей органичное целое, элемент определяется, прежде всего, по его функции как минимальная единица, способная к относительно самостоятельному осуществлению определенной функции. Так, если мы рассматриваем в качестве системы библиотеку, то книги можно считать элементами. Если же система – текст книги, то элементами системы являются лексические единицы. Элементы системы могут быть неоднородными. Сложная система, как правило, не может быть сразу разделена на элементы. При многоуровневом расчленении системы используют другие термины: подсистемы, компоненты. Понятие подсистема подразумевает, что выделяется относительно независимая часть системы, обладающая свойствами системы, и в частности, имеющая подцель, на достижение которой ориентирована подсистема, а также другие свойства системы – целостность, коммуникативность и т.д. Если же части системы не обладают такими свойствами, а представляют собой просто совокупности однородных элементов, то такие части принято называть компонентами. Подсистемами библиотеки являются подсистема обслуживания читателей, подсистема обработки литературы и т.д.; компонентами – генеральный каталог, систематический каталог, зал абонементного обслуживания и т.д. Отметим, что выделение подсистем и компонентов зависит от цели и может меняться по мере ее уточнения и развития представлений исследователя об анализируемом объекте или проблемной ситуации. Связь На понятие «связь» в системных исследованиях приходится наибольшая смысловая нагрузка. Понятие «связь» входит в любое определение системы и обеспечивает возникновение и сохранение ее целостных свойств. Предварительно связь предметов можно определить таким образом: два или более различных предмета связаны, если по наличию или отсутствию некоторых свойств у одних из них мы можем судить о наличии или отсутствии тех или иных свойств у других из них. Например, температура и давление данной массы газа связаны так, что с увеличением температуры (при всех прочих постоянных условиях) увеличивается давление. Зная о том, что температура увеличилась, мы можем делать вывод об увеличении давления. Это свойство связей и обусловило особую познавательную ценность их обнаружения. Выявление связей позволяет познавать предметы не непосредственно, а косвенно, через другие предметы, находящиеся с ними в той или иной связи. Это очень важно для исследования предметов, не поддающихся непосредственному наблюдению, для разработки стандартных методов расчета, избавляющих от необходимости каждый раз ставить эксперимент, и т.п. Элементы, вступая во взаимодействие друг с другом, утрачивают часть своих свойств, которыми они потенциально обладали в свободном состоянии. Поэтому связь можно определить как ограничение степени свободы элементов. Общепринятой классификации связей не существует. Основными типами связей считаются следующие: структурные (см. § 2.3), функциональные, пространственно-временные, каузальные (причинно-следственные), информационные. Структурные связи обычно задают в графовой (см. § 4.4) или матричной форме. Функциональные и пространственно-временные связи задают как функции, функционалы и операторы. Каузальные (причинно-следственные) связи описывают на языке формальной логики. Для описания информационных связей разрабатываются инфологические модели. Выделение связей разных видов наряду с выделением элементов является существенным этапом системного анализа и позволяет судить о сложности рассматриваемой системы. Связи можно характеризовать направлением, силой, характером (или видом). По направлению связи делят на направленные и ненаправленные. По силе различают сильные и слабые связи. По виду связи делят на следующие группы: • связи порождения (генетические), • связи преобразования (реализуемые через определенный объект, обеспечивающий это преобразование, например, через химический катализатор, или путем непосредственного взаимодействия), • структурные связи (например, химические), • связи функционирования (обеспечивающие реальную жизнедеятельность объекта или его работу), • связи координации (кооперативные и конфликтные),• связи управления. Военные специалисты предлагают следующие виды связей: существенные и несущественные; взаимные и односторонние; противоречивые и непротиворечивые; полезные и вредные; важные, не очень важные и неважные; прямые и обратные; жесткие (в технике) и гибкие (в экономике, живых существах и обществе) и др. Важную роль в моделях управления играет понятие обратной связи. Это понятие рассмотрено в § 2.6. В конкретных системах связи могут быть охарактеризованы сразу несколькими из названных признаков. Можно ли связь выразить количественно? Количество связей, определяемое числом возможных сочетаний между элементами, может быть найдено по формуле С = п (п – 1), где п – количество элементов, входящих в систему. Если система состоит из 10 элементов, то С = 90. Приведем примеры связей. Связи между членами одной семьи являются генетическими, сильными. Связи между компонентами системного блока компьютера являются направленными связями функционирования. Химический состав алмаза и графита одинаков (они состоят из углерода), однако, это разные вещества. При одинаковом составе разницу в их свойствах логично объяснить только различием в способе связи элементов между собой, то есть различием структуры. Структура Систему можно определить, последовательно перебирая один элемент ее за другим и все их возможные пары для установления отношений между ними. Но это невозможно, если число элементов велико. Чтобы представить систему в целом, ее расчленяют на подсистемы, компоненты, элементы с взаимосвязями, которые могут носить различный характер, и вводят понятие структуры – частичное упорядочение элементов или отношений между ними по одному какому-либо признаку. Слово структура происходит от латинского «structure» и означает строение, расположение, порядок. Структура системы отражает определенные взаимосвязи, взаиморасположение составных частей системы, ее устройство, строение. Структура – это устойчивая картина взаимных отношений элементов целостного объекта. В сложных системах структура включает не все элементы и связи, а лишь наиболее существенные, которые мало меняются при текущем функционировании системы и обеспечивают существование системы и ее основных свойств. Одна и та же система может быть представлена разными структурами в зависимости от аспекта рассмотрения объекта или процесса, цели создания или стадии познания. При этом в ходе исследования структура системы может меняться. В зависимости от познания структуры классифицируют проблемы систем. Если структура системы известна, то задача исследователя сводится к определению значений переменных, отображающих элементы и их отношения. Если структура известна лишь частично, то проблема слабо структурирована и требует своего решения методами системного анализа. Знание структуры системы – это знание закона, по которому порождаются элементы системы и отношения между ними. Цель Цель – одно из наиболее сложных понятий в философии, психологии, теории систем. На протяжении всего периода развития философии и теории познания происходило развитие представлений о цели системы. В БСЭ цель определяется как «заранее мыслимый результат сознательной деятельности человека, группы людей». В.А. Губанов определяет цель как задачу получения желаемого выходного воздействия или достижения желаемого состояния системы. В зависимости от стадии познания объекта, этапа системного анализа, в понятие «цель» вкладывают различное содержание – от идеальных устремлений до конкретных целей – конечных результатов, достижимых в пределах некоторого интервала времени. Для практического применения могут быть использованы различные понятия цели: «цель-стремление» (цель-идеал, потенциальная цель) и «цель деятельности» (актуальная, конкретная цель) (В.А. Чабровский). С учетом рассмотренных представлений о цели возникают сложности формулирования целей в конкретных условиях. Поэтому при формулировании целей необходимо учитывать некоторые принципы (закономерности) целеполагания: 1) Сведение задачи формулирования обобщающей (глобальной) цели к задаче ее структуризации (декомпозиции). Постановка глобальной цели перед системой влечет за собой необходимость: а) формулировки локальных целей, стоящих перед элементами системы и группами элементов; б) целенаправленного вмешательства в функционирование (строение, создание) системы. Обе эти операции тесно связаны, хотя с точки зрения практики обычно сначала разбивают глобальную цель на локальные, а потом ищут пути достижения локальных целей. Набор локальных целей, как правило, сам имеет иерархическое многоуровневое строение и в той или иной степени соответствует общей иерархии в системе. В этом случае понятие «локальные цели» есть собирательный термин для целей всех иерархических уровней. Локальные цели выступают важным регулятором организации частей и элементов в целенаправленную систему. Наиболее распространенным способом представления целей в системах организационного управления является древовидная иерархическая структура или дерево целей. При решении практических задач число уровней иерархии следует ограничивать до 5-7. 2) Зависимость цели от внешних и внутренних факторов. 3) Зависимость формулировки цели от стадии познания объекта или процесса. По мере углубления исследований развивается представление о системе, и цель может переформулироваться. С понятием цели связаны понятия целесообразности и целенаправленности, введенные в начальный период становления теории систем. Различия этих терминов были связаны с бихевиористским направлением теории систем, то есть, основаны на исследовании поведения (behavior – поведение) систем. Оба термина подразумевают направленность на достижение цели. Однако в понятие целеустремленности вкладывается способность преследовать одну и ту же цель, изменяя свое поведение при изменении внешних условий, то есть способность проявлять адаптивность, сохраняя цель. Понятие «цель» и связанные с ним понятия лежат в основе развития системы. В процессе развития часть старых связей в системе разрывается, образуются новые связи, и система меняет свои свойства, в том числе интегративные. Развитие может быть конструктивным, то есть протекающим с увеличением содержащейся в системе информации (а, следовательно, с появлением новых интегративных свойств), так и деструктивным, то есть протекающим с уменьшением количества содержащейся в системе информации (а, следовательно, с уничтожением интегративных свойств). Из-за непрерывности движения, постоянного изменения условий функционирования, законов функционирования самих систем любые системы, так или иначе, развиваются. Одним из понятий, характеризующих развитие системы, является состояние. Его определяют либо через входные и выходные параметры, либо через значения ее существенных параметров. Пример: состояние покоя (стабильные входные воздействия и выходные параметры), состояние равномерного прямолинейного движения (стабильная скорость). Система, переходящая из одного состояния в другое (s1→ s2→ s3→ . . .), обладает поведением. Если в отсутствии внешних возмущающих воздействий система сохраняет свое состояние сколь угодно долго, такое состояние называют состоянием равновесия. Если необходимо проследить одновременное изменение нескольких параметров, то их откладывают по осям координатной сетки, формируя тем самым фазовое пространство. В общем случае фазовое пространство многомерно. Состояние системы в данный момент времени можно обозначить точкой фазового пространства. Со временем параметры изменяются, поэтому процесс развития системы можно изобразить линиями в фазовом пространстве, которые носят название траекторий. Структура системы задает бесконечное число потенциальных путей ее развития, поэтому число возможных траекторий развития любой системы бесконечно. В действительности, однако, реализуется только одна из траекторий. Зависит это от начальных условий. Внешнее воздействие на систему, так или иначе, переводит ее с одной траектории развития на другую. Если при небольшом смещении системы с некоторой траектории система начинает все дальше и дальше удаляться от нее, то такая траектория называется неустойчивой. Траектория, на которую возвращается система, будучи смещенной с нее внешними воздействиями, называется устойчивой. Область фазового пространства, в которую сходятся траектории развития системы, называется аттрактором (от английского «to attract» – притягивать). Аттрактором может быть точка, линия или часть фазового пространства сложной формы. У большинства реальных систем аттракторов несколько. Если все траектории развития системы (по крайней мере, в достаточно большой области фазового пространства) ведут к одному аттрактору, то система называется устойчивой. Для такой системы даже значительные воздействия со временем сглаживаются. Если в развитии системы происходит качественный скачок, траектория системы может ветвиться. Точка, в которой происходит разветвление траекторий развития системы, называется точкой бифуркации. Траекторий развития системы в момент качественного скачка может оказаться сколь угодно много. Реализация той или иной траектории будет обусловлена факторами, не зависящими от системы. В этот момент внешнее воздействие может направить систему по той или иной траектории. Это означает, что система в районе точки бифуркации управляема. После прохождения точки бифуркации траектории могут поначалу расходиться очень медленно. Пока эти траектории близки, система может «гулять» между ними под воздействием случайных факторов. Но чем дальше, тем больше ресурсов (в том числе и информации) нужно для перехода с одной траектории на другую. 2.3. Виды структур Структуру системы можно описать различными способами. Некоторые виды структур имеют особенности, важные для практики. Они выделены из других и получили специальные названия – это линейные, иерархические, сетевые и матричные структуры. Особое место в теории систем занимают структуры с обратными связями (см. п. 2.6). Линейную структуру, имеют, например, производственные линии (рис. 2.1). Р и с . 2. 1. Линейная структура Иерархической называется структура с наличием подчиненности между частями (элементами) системы. Иерархия (от греч. «священная власть») – порядок подчинения составных нижестоящих элементов и свойств вышестоящим по строго определенным ступеням (иерархическая лестница) и переход от низшего уровня к высшему. Иерархическая структура характерна для социальных и организационно-технических систем (политическая система, экономика, отрасль, фирма). Виды иерархических структур разнообразны. Среди них встречаются такие экзотические, как кольцевые (первый элемент доминирует над вторым, второй – над третьим и т.д., последний – над первым). Одна из наиболее важных для практики – древовидная. Древовидная структура наиболее проста для анализа и реализации. Применение этой структуры возможно, когда все подсистемы строго соподчинены своим надсистемам. В древовидной структуре можно выделить уровни. Количество уровней может быть различным. Пример древовидной структуры – структура университета (рис. 2.2). Кафедра 1.1 Кафедра 1.2. Кафедра 1.n Кафедра 2.1. Кафедра 2.2. Кафедра 2.n Кафедра N.1 Кафедра N.2 Кафедра N/n Рис. 2.2. Трехуровневая иерархическая структура На первом уровне дерева находится сама система (университет), которая называется корнем дерева. На втором уровне – N подсистем – факультеты («ветви дерева»), которые подчинены всей системе. В свою очередь, каждая система второго уровня разбита на соответственно подчиненные им подсистемы. Системы самого нижнего уровня – кафедры («листья»). В дереве отношения между верхним и нижним уровнями имеют характер «один ко многим». Примеры древовидных иерархических структур: структуры классификаторов и словарей, структуры целей («дерево целей»). Рассмотрим процесс посещения студентами разных факультативов. Структура такой системы будет сетевой. Здесь некоторые из элементов окажутся соединенными сразу с несколькими (а может, и со всеми сразу), а другие – только с одним из элементов, то есть, имеем отношение «многие ко многим». Сетевую структуру имеют компьютерные сети, телекоммуникационные системы и системы связи. С помощью сетевой структуры можно представить этапы деятельности человека: при производстве продукции – сетевой график, при проектировании – сетевая модель, при планировании – сетевой план. Другие примеры сетевых структур – туристический маршрут «Золотое кольцо», политическая структура управления Европейским союзом, междисциплинарные научные коллективы, художественные артели, небольшие предприятия кооперативного типа и т.д. Главным достоинством иерархической структуры является ее целеаправленность. Направленные связи подчинения позволяют контролировать систему и способствуют достижению системой поставленной цели. Недостатком такой структуры в отличие от сетевой является то, что каждый элемент структуры ограничен в сфере своей деятельности, а, следовательно, иерархическая структура не является такой динамичной, как сетевая. Существуют структуры, использующие иерархический принцип, но имеющие специфические особенности. В частности, в теории многоуровневых иерархических систем М. Месаровича предложены особые классы иерархических структур – страты, слои, эшелоны, отличающиеся различными принципами взаимоотношений элементов в пределах уровня и различным правом вмешательства элементов вышестоящего уровня в организацию взаимоотношений между элементами нижележащего. Такие структуры называют многоуровневыми иерархическими структурами. Страты – уровни представления (абстрагирования) системы. В качестве примера приведем стратифицированное представление живого вещества – совокупности всех организмов, живущих на Земле. Живое вещество имеет сложное строение и разные уровни организации (страты): • молекулярно-генный, • клеточный, • тканевый, • органный, • организменный, • популяционно-видовой, • биогеоценотический, • биосферный. Слои (уровни сложности) – вид многоуровневой структуры, предназначенной для организации процессов принятия решений. При этом формируется многослойная модель принятия решений: каждый слой представляет собой блок принятия решений и выработки ограничений для нижележащего блока. При этом снижается неопределенность нижележащей проблемы. Многослойные системы принятия решений полезно формировать для решения задач планирования и управления промышленными предприятиями, отраслями. При постановке и решении таких проблем нельзя раз и навсегда определить цели, выбрать конкретные действия, так как экономические и технологические условия производства непрерывно меняются. Эту ситуацию можно отразить в многослойной модели принятия решений. Система может быть представлена в виде относительно независимых, взаимодействующих между собой подсистем. При этом некоторые (или все) подсистемы имеют права принятия решений, а иерархическое расположение подсистем (многоэшелонная структура) определяется тем, что некоторые из них находятся под влиянием или управлением вышестоящих. Структура таких систем носит название эшелон. Эшелонную структуру имеют, например, холдинги. В реальных системах организационного управления (особенно на уровне региона, государства) могут быть использованы одновременно несколько видов иерархических структур – от древовидных до многоэшелонных. Такие структуры называются смешанными. В них могут быть как вертикальные связи разной силы (управление, координация), так и горизонтальные взаимодействия между элементами (подсистемами) одного уровня. Так, организационная структура современного предприятия является смешанной. Структуру системы часто бывает удобно представить в виде таблицы (матрицы). В форме табличной (матричной) структуры могут быть представлены взаимоотношения между уровнями иерархической структуры (табл.2.1). Ниже приводится табличное представление иерархической структуры, изображенной на рис.2.2. Таблица 2.1 Структура университета в табличной форме Университет Факультеты Кафедры 1 1.1 1.2 … 1.n1 2 2.1 2.2 … 2.n2 … … N N.1 N.2 … N.nN Разновидность матричного представления иерархических взаимоотношений используется в толковых словарях, в информационно-поисковых языках дескрипторного типа. СУБД ориентируются на определенные типы структур данных. Наибольшее распространение получили реляционные базы данных, ориентированные на работу с таблицами. Матричной структурой обладают кристаллические решетки, интегральные схемы, технологические системы в полиграфии и т.п. 2.4. Классификация систем Системы можно классифицировать по различным признакам. Класс – это совокупность объектов, обладающих некоторыми признаками общности. Тот или иной признак классификации выбирается в зависимости от решаемой задачи. По способу существования системы делятся на материальные и абстрактные. Материальные системы являются реально существующими объектами, явлениями, процессами. В свою очередь, по происхождению они делятся на естественные, искусственные и смешанные системы. Естественные системы представляют собой совокупность объектов природы, искусственные системы – системы, созданные людьми, смешанные системы объединяют естественные и искусственные подсистемы. В свою очередь, естественные системы подразделяются на живые (люди, животные, растения) и неживые (горы). Искусственные системы, как правило, отличаются от природных наличием определенных целей функционирования (назначением) и наличием управления. Примерами искусственных систем могут служить компьютер, телевизор, самолет; смешанных систем – транспортная система, система здравоохранения города, фирма. Системный анализ применяется для исследования систем всех трех типов. При этом содержательное, научное обоснование в первом случае дают естественные науки, во втором – естественные и технические, в третьем – связанные с данной проблематикой естественные, технические и гуманитарные науки, совокупность которых определяется природой исследуемой системы. Очевидно, что доля слабо структурированных проблем наиболее велика в исследованиях смешанных систем. Ясно также, что наиболее сложна и практика их внедрения. Абстрактные системы – системы, представленные умозрительно. Примеры абстрактных систем – системы понятий, системы уравнений, язык как средство общения, язык программирования и т.д. С точки зрения взаимодействия между системой и средой различают открытые и закрытые системы. Напомним, что понятие открытой системы ввел Л. Берталанфи. Основные отличительные черты открытых систем – способность обмениваться со средой массой, энергией и информацией. В отличие от них закрытые (замкнутые) системы изолированы от среды. Согласно второму закону термодинамики, закрытая система стремится к максимальной энтропии (неупорядоченности, разрушению, дезорганизации), соответствующей минимальной информации. Проявляется этот закон и в открытых системах (например, старение биологических систем). Однако, в отличие от закрытых, открытые системы могут изменить это стремление к максимальной энтропии, получая внешнюю по отношению к системе свободную энергию, и этим поддерживают свою организацию. Таким образом, открытые системы обладают свойством самоорганизации. В настоящее время развернутой теории термодинамических свойств открытых систем и состояний подвижного равновесия еще не создано. Однако имеющиеся представления на этот счет достаточны для формулирования ряда закономерностей открытых систем и нахождения изоморфизма законов, управляющих поведением таких систем в разных областях реальности. Так, например, обобщенные принципы кинетики применяются в равной мере к популяциям молекул и биологических организмов, то есть к физико-химическим и экологическим системам; уравнения диффузии, сформулированные в физической химии, используются также в социологии для анализа процесса распространения слухов. Другими примерами изоморфизмов являются аллометрический анализ биологических и социальных систем, применение понятия подвижного равновесия и моделей статистической механики к транспортным потокам. Одно из принципиальных отличий открытых систем от закрытых состоит в том, что в открытых системах цель формируется внутри системы, а для закрытых систем цель формируется извне. Отметим, что полная изоляция любой системы от среды условна в силу всеобщей взаимосвязи и взаимозависимости явлений и процессов в природе и обществе, поэтому различие между закрытыми и открытыми системами относительно. Так, организм является типичным примером открытой системы, однако организм совместно с соответствующей ему средой может рассматриваться как закрытая система. В связи с этим понятие открытости систем конкретизируется в каждой предметной области. Например, в области информатики открытыми информационными системами называются программно-аппаратные комплексы, которым присущи следующие свойства: 1 . переносимость (мобильность) – программное обеспечение может быть легко перенесено на различные аппаратные платформы и в различные операционные среды; 2 . стандартность – программное обеспечение независимо от конкретного разработчика соответствует опубликованному стандарту; 3 . наращиваемость возможностей – включение новых программных и технических средств, не предусмотренных в первоначальном варианте; 4. совместимость – возможность взаимодействовать с другими комплексами на основе развитых интерфейсов для обмена данными с прикладными задачами в других системах. Примером открытой системы является модель OSE (Open System Environment), предложенная комитетом IEEE POSIX. К открытым относятся социальные и организационно-технические системы. Примером закрытой системы является локальная сеть для обработки конфиденциальной информации. Относительно закрытыми являются большинство технических систем. Абсолютно закрытые системы – абстрактные системы, используемые в математике и физике. Системы можно классифицировать также по виду отображаемого объекта (биологические, технические, экономические и т.п.), по виду методов моделирования (математические, физические и др.), по наличию управления (с управлением и без управления), по изменению свойств со временем (динамические и статические). К динамическим системам относятся социальные и организационно-технические системы – их свойства меняются со временем. Всякое изменение, происходящее в динамической системе, называется процессом. К статическим относится большинство технических систем. С точки зрения наблюдаемых величин, используемых для описания системы, и их распределения во времени различают дискретные и непрерывные системы. В дискретных системах эти величины имеют конечное число дискретных значений и могут быть определены лишь в дискретные моменты времени. Дискретными являются, например, технические системы. К непрерывным относятся системы, в которых величины и время рассматриваются как непрерывные переменные. Природные процессы (круговорот воды, фотосинтез у растений) являются примерами непрерывных систем. Система с конечным числом элементов и связей между ними называется ограниченной. Если одно из этих множеств бесконечно, то система называется неограниченной. Физические системы ограничены, абстрактные системы могут быть неограниченными. Общая классификация систем должна учитывать многие аспекты. Наиболее известные классификации принадлежат С. Биру и К. Боулдингу. Классификация систем по С. Биру (табл. 2. 2) учитывает два аспекта: сложность и способ описания поведения системы. По способу описания Бир делит системы на детерминированные и вероятностные (стохастические). Поведение детерминированной системы однозначно определено. Поведение вероятностной системы может быть предсказано с определенной степенью вероятности на основе изучения ее прошлого поведения (протокола). Отметим, что данную классификацию можно было бы дополнить нечеткими системами. Нечеткие системы представлены в § 5.5 . Таблица 2.2 Классификация систем по С. Биру Система Простая Сложная Очень сложная Детерминированная Оконная задвижка; Проект механиче- ских мастерских Цифровая ЭВМ; Автоматизация - Вероятностная Подбрасывание монеты; Движение медузы; Статистический контроль качества продукции Хранение за- пасов; Условные реф- лексы; Прибыль про- мышленного предприятия Экономика; Мозг; Деятельность фирмы Классификация систем по К. Боулдингу (табл.2.3) построена для живых и неживых систем с учетом сложности их организации. Таблица 2.3 Классификация систем по К. Боулдингу Тип системы Уровень сложности Неживые Статические структуры (кристаллы); Простые динамические структуры с заданным законом поведения (часовой механизм); Кибернетические системы с управляемыми циклами обратной связи (термостат) Живые Открытые системы с самосохраняемой структурой (клетки – первая ступень, на которой возможно разде- ление на живое и неживое); Живые организмы с низкой способностью восприни- мать информацию (растения); Живые организмы с более развитой способностью воспринимать информацию, но не обладающие само- сознанием (животные); Системы, характеризующиеся самосознанием, мыш- лением и нетривиальным поведением (люди); Социальные системы (социальные организации); Трансцендентные системы или системы, лежащие в настоящий момент вне нашего познания В классификации К. Боулдинга рекомендации по выбору методов исследования даны только для неживых систем, а для более сложных систем оговаривается, что дать такие рекомендации трудно. В классификации систем по степени организованности (хорошо организованные, плохо организованные, самоорганизующиеся системы) предлагаются также методы их исследования. Система является хорошо организованной, если исследователь может определить все элементы системы и их взаимосвязи между собой и с целями системы в виде детерминированных зависимостей. Примеры хорошо организованных систем – машины, механизмы. Плохо организованные (диффузные) системы характеризуются макропараметрами и закономерностями, которые выявляются на основе исследования не всего объекта или класса явлений, а путем изучения репрезентативной выборки компонентов, характеризующих исследуемую систему. На основе выборочного исследования получают характеристики или закономерности, которые распространяют на систему в целом с некоторой вероятностью. Вероятность оценивается с использованием методов математической статистики. Пример диффузной системы – газ. Самоорганизующиеся (развивающиеся) системы – системы, обладающие способностью увеличивать свой порядок или изменять свою организацию. Эти свойства обусловлены наличием в системе активных элементов, которые вызывают неопределенность, затрудняют управление системой, но в то же время приспосабливают ее к изменяющимся условиям среды. К самоорганизующимся системам относятся биологические, экономические, социальные системы. Для их исследования применяются, в основном, неформальные методы (см. § 3.3), по крайней мере, на начальном этапе исследования. Изучение процессов функционирования технических, биологических, экономических и социальных объектов обусловило возникновение понятия «сложная система», которое стало общенаучным. Однако в настоящее время нет общепринятого и достаточно формализованного его определения. Некоторые авторы не разделяют понятия большой и сложной системы. Так, Г.Н. Поваров делит все системы в зависимости от числа элементов, входящих в них, на четыре группы: • малые системы (10-103 элементов); • сложные системы (103-107 элементов); • ультрасложные системы (107-1030 элементов); • суперсистемы (1030-10200 элементов). В качестве примеров систем второй группы он приводит автоматическую телефонную станцию, транспортную систему большого города, третьей группы – организмы высших животных и человека, социальные организации, четвертой группы – звездную вселенную. Большой системой назовем систему, включающую значительное число однотипных элементов и однотипных связей. Сложной системой назовем систему, состоящую из элементов разных типов и обладающую разнородными связями, а также структурной и (или) функциональной сложностью. Часто сложной системой считают только ту, которая является и большой. Большой, но не сложной с точки зрения механики системой является собранная из стержней стрела крана, или, например, труба газопровода. Типичными примерами сложных систем являются корабль, самолет, ракета, системы управления ими, компьютер и т.п. Изучение сложных систем имеет особенности. Постановка лабораторных или натурных экспериментов с целью изучения целостных свойств сложных систем часто невозможна (во многих случаях в силу уникальности этих систем – например, экспериментально нельзя исследовать такую характеристику биосферы, как ее устойчивость к загрязнению). Тогда единственный способ изучения, прогнозирования и управления поведением и структурой таких систем – моделирование. Классификация позволяет сравнивать и различать системы, систематизировать знания о них. 2.5. Свойства систем В процессе системных исследований различных объектов и процессов были выявлены общие свойства, присущие им как системам. Знание этих свойств помогает глубже понять закономерности поведения и развития систем, строить адекватные модели принятия решений. Некоторые общие свойства систем уже были рассмотрены в § 2.4. Целостность (эмерджентность) Одним из важнейших свойств является свойство целостности (эмерджентности), которое проявляется в возникновении у системы новых интегративных качеств, не свойственных ее компонентам (свойства сообщества людей отличаются от свойств составляющих его индивидуумов; свойства пирога отличаются от свойств компонентов, из которых он испечен). Л. Берталанфи считал эмерджентность основным системным свойством. Чтобы понять свойство целостности, необходимо учитывать следующее. Свойства системы не являются простой суммой свойств составляющих ее элементов (в противном случае система аддитивна и, вообще говоря, системой уже не является). С другой стороны, свойства системы зависят от свойств составляющих ее элементов. Кроме того, объединенные в систему элементы, как правило, утрачивают часть своих свойств, присущих им вне системы; с другой стороны, элементы, попав в систему, могут приобрести новые свойства. Реальная сложная, развивающаяся система всегда находится между двумя крайними состояниями – абсолютной целостностью и абсолютной аддитивностью (безвластие, анархия и абсолютная власть, диктатура). Состояние системы можно охарактеризовать степенью проявления одного из этих свойств или тенденцией к его нарастанию или уменьшению. Коммуникативность Свойство коммуникативности означает единство системы со средой. 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. Иерархичность Свойство иерархичности (иерархической упорядоченности) невозможно определить одной сжатой формулировкой. Однако можно выделить ряд существенных характеристик, присущих всем иерархическим системам. Во-первых, совокупность подсистем, составляющих данную систему, имеет последовательное вертикальное расположение. Во-вторых, на деятельность подсистемы любого уровня (кроме верхнего) непосредственное воздействие оказывают подсистемы, расположенные на верхних уровнях. В-третьих, результаты действий подсистем верхнего уровня зависят от действий (реакций) подсистем нижнего уровня. В-четвертых, с помощью иерархической упорядоченности устанавливается приоритет действий, принятия решения. В системах управления элементам предоставлено право вырабатывать определенные управляющие воздействия, принимать решения. Поэтому наряду с иерархией системы говорят об иерархической структуре управления. Иерархическая структура управления в сложной системе представляет собой совокупность уровней управления, следующих друг за другом в порядке определенного приоритета. Между элементами различных уровней иерархии существуют как вертикальные, так и горизонтальные связи. Появление иерархической структуры в системах управления, принятия решений обусловлено наличием большого объема информации об управляемых процессах в системе, невозможностью обработки этой информации и принятия решения одним центром, а также существующей в реальных системах децентрализацией процесса принятия решений. Историчность Любая система исторична, то есть она возникает, функционирует, развивается и погибает. Очевидно, что свойством историчности обладают социальные и биологические системы. При изучении и прогнозировании поведения таких систем необходимо учитывать принципы их развития во времени. Учет свойства историчности для технической системы состоит в разработке механизмов ее реконструкции, реорганизации в новом качестве. Эквифинальность Данное свойство характеризует предельные возможности системы. Термин «эквифинальность» предложил Л. Берталанфи, определив его как способность системы достигать независящего от времени состояния, которое не зависит от ее начальных условий и определяется исключительно параметрами системы. Учет данного свойства необходим, например, при формулировании целей системы. 2.6. Понятие управления Под управлением в широком смысле будем понимать процесс формирования целенаправленного поведения системы посредством воздействий (в том числе информационных), вырабатываемых человеком (группой людей) или устройством. К задачам управления относятся: обеспечение требуемого состояния или поведения системы в различных условиях, достижение системой определенной цели. Системы с управлением, или целенаправленные, называются кибернетическими. К ним относятся технические, биологические, организационные, социальные, экономические системы. Термин «управление» в социально-экономических системах охватывает широкий спектр понятий и функций – планирование, организация, регулирование и т.д. Для названия процесса управления коллективом людей даже используется термин «менеджмент». В технических системах термин «управление» используется в более узком смысле – как краткое название целенаправленного управляющего воздействия. Для исследования процессов управления в технических системах разработана теория автоматического управления. В этой теории разработаны общие принципы управления, названные фундаментальными в силу их достаточной общности. Основные из них: • принцип программного управления: управление осуществляется с помощью заданного алгоритма или программы; • принцип компенсации или управления по возмущениям: используется устройство, измеряющее помехи и вырабатывающее компенсирующие воздействия, которые корректируют закон управления; • принцип обратной связи или управления по отклонению: значения выходного параметра системы корректируются на основе измерения его отклонений от требуемого результата. Принцип обратной связи ввел и исследовал Н. Винер. Способы реализации этих принципов наиболее исследованы для управления в технических системах, не включающих социальные или экономические аспекты. Для социально-экономических систем эти принципы в большей мере используются как объяснительные, так как практически невозможно в управлении такими системами исследовать и учесть все факторы – экономические, финансовые, социальные и т.д. Поэтому в науках об управлении социальными коллективами и сообществами выделяют сферы управления (государством, предприятием, научным или учебным коллективом и т.д.) и для этих сфер разрабатывают более конкретные принципы управления, формы и методы их реализации. В то же время, в управлении социально-экономическими системами есть некоторые общие принципы и способы управления. Еще в период становления городов-государств Древней Греции возникло два способа управления коллективными работами и сообществами людей, которые существуют и по сей день: 1. путем введения правил взаимоотношений между людьми (правил этики, морали, заповедей, законов религии, впоследствии – светских законов и правовых норм); 2. с помощью чиновничества (то есть административного аппарата управления комплексом работ, общиной, городом, государством). При выборе первого способа управления говорят о «правовом государстве», управляемом системой законов («Власть – закону»), при выборе второго способа – о «тоталитарном государстве», управляемом единоличным диктатором или чиновничьим аппаратом («Власть – монарху» или «Власть – чиновникам»). В современных условиях существуют, как правило, промежуточные формы, которые и являются предметом дискуссий политических партий, придерживающихся разных принципов по поводу форм и методов управления страной. Таким образом, системы с управлением разнообразны по своему составу. Способы управления техническими системами и системами, в которых действуют люди, принципиально различаются между собой. Однако сущность системы с управлением не зависит от качественного состава ее элементов. Система с управлением включает три подсистемы (рис.2.3): управляющую систему (УС), объект управления (ОУ) В и систему связи (СС). Объект управления называют также управляемой подсистемой. Разделение системы на управляющую и управляемую не всегда можно осуществить однозначно. В сложных развивающихся системах эти блоки могут быть совмещены. Такой режим называют саморегулированием. Управляющая система совместно с системой связи образует систему управления (СУ) А. Основным элементом организационно-технических СУ является лицо, принимающее решение (ЛПР) – индивидуум или группа индивидуумов, имеющих право принимать окончательные решения по выбору одного из нескольких управляющих воздействий. Система связи включает канал прямой связи, по которому передается входная информация – множество {х}, включающее командную информацию {и}, и канал обратной связи, по которому передается информация о состоянии ОУ – множество выходной информации {у}. Множества переменных {p} и {w} обозначают соответственно воздействие окружающей среды (различного рода помехи) и показатели, характеризующие качество и эффективность функционирования подсистемы В. Показатели качества и эффективности являются подмножеством {у} – информации о состоянии ОУ. Основными группами функций системы управления являются: • функции принятия решений; • рутинные функции обработки информации; • функции обмена информацией. Функции принятия решений выражаются в создании новой информации в ходе анализа, планирования (прогнозирования) и оперативного управления (регулирования, координации действий). Это связано с преобразованием содержания информации о состоянии ОУ и внешней среды в управляющую информацию при решении логических задач и выполнении аналитических расчетов, проводимых ЛПР при порождении и выборе альтернатив. Эта группа функций является главной, поскольку обеспечивает выработку воздействий по удержанию в существующем положении или при переводе системы в новое состояние. Управляющая система Система связи Объект управ- ления B Система управления А {p} {x} {y} {w} w Рис.2.3. Система с управлением Функции обработки информации охватывают учет, контроль, хранение, поиск, отображение, тиражирование, преобразование информации и т.д. Эта группа функций информации не изменяет ее смысл, т.е. это рутинные функции, не связанные с содержательной обработкой информации. Третья группа функций связана с доведением выработанных воздействий до ОУ и обменом информацией между ЛПР (получение (сбор), передача информации по управлению в текстовой, графической, табличной и иных формах по телефону, системам передачи данных и т.д.). Основными путями совершенствования систем с управлением являются: оптимизация численности управленческого персонала; использование новых способов организации работы СУ; применение новых методов решения управленческих задач; изменение структуры СУ; перераспределение функций и задач в УС; автоматизация. Автоматизация явилась закономерным, но не простым продолжением механизации. Если механизация охватывает процессы получения, передачи, преобразования и использования энергии, то автоматизация – процессы получения, передачи, преобразования и использования информации. Говоря образно, если орудия труда выступают продолжением человеческой руки, то компьютер – продолжение человеческого мозга. Развитие автоматизации управления представляет собой последовательную передачу ряда управленческих функций от человека к техническим средствам и происходит поэтапно. Первоначально автоматизация охватывала только управление техническими системами. В таких системах управления допустима самая высокая степень автоматизации, когда они могут функционировать без участия человека, не считая первоначальный запуск, профилактический контроль и ремонт. Такие системы управления называются автоматическими. С развитием математики и вычислительной техники автоматизация распространилась на управление объектами социальной природы. Системы управления этого типа принципиально не могут быть автоматическими. Объясняется это тем, что органической составной частью в них выступает ЛПР с его неформальным мышлением, чувствами и опытом. Он является источником первичной информации и потребителем результатов ее обработки. Такие системы управления называются автоматизированными. Автоматизированные системы управления (АСУ) являются одним из направлений применения информационных систем. Общей целью автоматизации управления является повышение эффективности использования возможностей ОУ. Для достижения цели используется: • Повышение оперативности управления. Сокращение времени происходит в основном за счет таких процессов, как сбор, поиск, предварительная обработка и передача информации, проведение расчетов, оформление документов. • Снижение трудозатрат ЛПР на выполнение вспомогательных процессов. В результате высвобождения от технической работы должностные лица могут сосредоточить основное внимание на творческих процессах управления. • Повышение степени научной обоснованности принимаемых решений. Процесс принятия решения строится на основе анализа и прогноза развития ситуации с применением математического аппарата. При этом сохраняют свое значение традиционные методы обоснования решений, опирающиеся на опыт и интуицию. Следует отметить, что не всегда удается достигнуть оптимальных решений и в условиях автоматизированного управления, поэтому говорят о рациональных решениях. Приводя к повышению эффективности управления, автоматизация далеко не всегда сопровождается уменьшением численности людей в СУ. Чаще всего происходит перераспределение личного состава внутри систем: сокращается численность должностных лиц, занятых непосредственно управлением, но увеличивается инженерный и технический персонал, обслуживающий технические средства. Основной эффект автоматизации достигается за счет своевременности и оптимальности принимаемых решений. К классу управляемых систем относятся и биологические системы. Это управляемые системы рефлексивного типа. Управляемые – потому что они содержат свободные функции, находящиеся в распоряжении этих систем, и используют их для достижения своих целей (основная цель – выживание), а рефлексивного типа – в силу рефлексивности функций поведения. Термин «рефлексивный» подчеркивает простоту зависимости управляющей функции от информации (зависимость рефлекса от возбу ждения). Живой материи свойственны целесообразные действия, поэтому объяснить наблюдаемое в живом мире без использования понятий обратной связи и информации оказывается невозможным. Наряду с энтропийным механизмом поддержания равновесия появляются новые: гомеостатический и морфогенетический. При описании функционирования биологических форм организации материи большую роль играет понятие «организм». Организмом мы называем любую систему, обладающую собственными целями и способностью (ресурсом) для их достижения, то есть целенаправленными действиями. Только организм способен индуцировать петли обратных связей. Отдельный индивид является организмом. Определенные особенности организмов проявляют, например, и группы животных. Оказывается, что и популяцию в известных условиях можно рассматривать как организм. Областью гомеостазиса организма (или областью стабильности) называется та область внешних параметров (параметров среды), внутркоторой возможно существование организма. Живой организм стремится сохранить свою стабильность – гомеостазис. Это означает, что при различных внешних условиях он должевести себя так, чтобы его состояние не вышло из той области параметровкоторая обеспечивает возможность продолжения существования организма. Любой живой организм обладает рецепторами (датчиками), позволяющими ему оценить свое положение по отношению к границе гомеостазиса (вектор х), и способностью к определенным действиям (вектор и). Таким образом, получая информацию (сигнал) об окружающем его мире, он формирует свои действия в зависимости от характера этой информации. Последнее означает, что действия живого организма, то есть реальные движения, выбираются вполне определенным образом – с помощью обратной связи: u = f(х). Организм стремится уйти от своей гомеостатической границы. Когда возможности гомеостатического механизма исчерпаны, организм может изменять в определенных границах свои внутренние характеристики, свою структуру (морфогенетический механизм поддержания равновесия). В известных условиях организм может изменять и сами характеристики окружающей среды. Стремление сохранить свой гомеостазис порождает вполне определенные механизмы поведения организма, не выводимые из принципов, определяющих течение процессов в неживой природе. Любая биологическая макросистема всегда является иерархической системой. При анализе легко обнаруживается, что цели более высокого иерархического уровня, как правило, не тождественны целям нижнего уровня. Например, интересы стада в целом (то есть гомеостазис) не тождественны стремлению сохранить гомеостазис отдельного животного. Более высокие иерархические уровни уже нельзя считать организмами. Например, биогеоценоз (экосистема), вероятно, не является организмом, хотя и можно говорить о гомеостазисе биогеоценоза. Однако он не обладает необходимой потенцией для организации верхней петли обратной связи, то есть целесообразного использования ресурсов для сохранения гомеостазиса биогеоценоза в целом. Но это вовсе не означает, что описать динамику экосистемы можно без использования понятия обратной связи, ибо экосистема состоит из большого количества организмов. Итак, при описании биологических систем мы должны основываться на законах сохранения и системе обратных связей, которые называются функциями поведения. Очевидно, что для наличия обратной связи необходимо, чтобы регулирующий компонент через какие-то промежуточные звенья был связан сам с собой. Например, в популяции с неограниченным ресурсом порождение потомства взрослыми особями со временем увеличивает численность взрослых особей. Или в системе «хищник – жертва» не в меру расплодившиеся жертвы способствуют разрастанию хищников, которые выедают слишком расплодившихся жертв. В таких случаях говорят, что в системе имеется контур обратной связи. Если изменение какого-либо параметра в контуре обратной связи приводит к его дальнейшему изменению, то говорят, что в этом контуре реализована положительная обратная связь (этот контур еще называют порочным кругом). Если изменение какого-либо параметра в контуре обратной связи подавляет его дальнейшее изменение, то говорят, что в этом контуре реализована отрицательная обратная связь. Так, в популяции в условиях неограниченного ресурса имеется контур положительной обратной связи, а в системе «хищник – жертва» – отрицательной. Системы с положительной обратной связью неустойчивы. При функционировании такой системы ее параметры (или параметры внешней среды) постоянно меняются, и при достижении неких критических значений происходит смена знака контура или актуализация новых связей. Появляющийся в результате контур отрицательной обратной связи стабилизирует систему. Например, при росте популяции она начинает выедать ресурс, он становится ограниченным и превращается в существенный компонент системы. В результате включается новый контур отрицательной обратной связи, который и стабилизирует численность популяции. Таким образом, системы с отрицательной обратной связью устойчивы. Описывая процессы, протекающие на биологическом уровне организации, мы говорим о целесообразных действиях. Очевидно, что при описании процессов, протекающих в человеческом обществе, следует говорить о действиях целенаправленных. Здесь мы также говорим об обратных связях, об информационных процессах, которые при этом оказываются неизмеримо сложнее, чем в случае неживой материи. Заметим, что при описании процессов, протекающих в неживой материи, у нас нет необходимости использовать термин «информация». Он возникает только тогда, когда речь идет о целесообразных или целенаправленных действии ях, то есть только на уровне живой материи. В биологических системах мы имеем дело с очень простыми информационными процессами. Функции поведения рефлексного типа, которые описываются простыми функциональными зависимостями: реакция = f (сигнал), по существу, являются параметризацией информационных процессов, протекающих в биологических системах. Иное дело – процессы, протекающие в человеческом обществе. При их моделировании мы должны специальным образом описывать процедуры обработки информации, и не только потому, что эти процессы могут быть достаточно длительными и сложными из-за объема информации, которая функционирует в системе. Человек на основе информации принимает решение, и связь сигнал – реакция уже не носит характера рефлекса. Она, во-первых, является сложным оператором, и, во-вторых, не однозначна. Нам приходится сталкиваться с необходимостью учета субъективного фактора. Этими обстоятельствами трудности построения моделей, описывающих функционирование человеческих коллективов, не исчерпываются. Выше было отмечено, что организмом является не только каждое живое существо, но при известных условиях и группа живых существ, и даже популяция в целом. Но этими макросистемами практически и исчерпывается «организмичность» биологического уровня организации. Иное дело – человеческое общество. Здесь практически любая группа людей, любой человеческий коллектив имеют свои цели и средства их достижения. Особенно это касается производственных коллективов. Интересы различных групп могут оказываться сильно отличающимися друг от друга. Для того чтобы описать более или менее адекватно реальности любой процесс, происходящий в обществе, мы должны учитывать сложнейшую гамму общественных интересов и противоречий. Ясно, что интересы (цели) различных групп связаны с их гомеостазисом, и поэтому здесь также уместно говорить о гомеостатических общностях. Но связи между целями, определяемыми условиями гомеостатической стабильности, и действиями, предпринимаемыми для достижения этих целей, как правило, весьма опосредованы. Человек обладает способностью анализировать происходящие процессы, предвидеть исходы своих действий, строить гипотезы о поведении других субъектов, предугадывать их действия и т.д. Поэтому обратные связи, которые возникают в человеческом обществе, не могут быть реализованы с помощью простейших функций поведения рефлексного типа. Математическое описание этих связей – труднейшая проблема. Как правило, мы не в состоянии формализовать процессы общественной природы. Для их описания используются функции поведения, полученные на основе экспертных оценок. Вопросы для самопроверки 1. Что такое система? Чем объясняется существование различных определений системы? Приведите примеры систем. 2. Какую роль в системе играют взаимосвязи элементов? 3. Существуют ли системы, в которые входят элементы разной природы одновременно? 4. Что такое среда системы? Приведите примеры. 5. Что понимают под структурой системы? Какие виды структур вы знаете? Можно ли одну и ту же систему представить разными структурами? Приведите примеры. 6. Что понимают под целью системы? Какие принципы необходимо учитывать при формулировании цели системы? Существуют ли многоцелевые системы? Как определить цель естественных систем? 7. Что такое «дерево целей»? 8. Как определить состояние системы? 9. В чем состоит различие между функционированием и развитием системы? 10. Что такое «точка бифуркации»? 11. По каким признакам проводят классификацию систем? К какому типу систем относится библиотека? семья? компьютер? сеть Интернет? 12. Перечислите общие свойства систем? В чем они состоят? Что дает исследователю знание системных свойств объектов, процессов, явлений? 13. В чем состоят сущность и общие принципы управления? Приведите примеры систем управления и управляемых систем. 14. Приведите примеры «больших» и «сложных» систем.