Определение, свойства и классификация систем. Методы и модели теории систем. Общие и частные теории систем.

Система - это совокупность эл-в и отношений между ними, образующих единое целое. Под системой понимается совокупность взаимосвязанных элементов, сила взаимосвязей между которыми выше, чем сила их взаимосвязей с внешней средой. Для выделения системы из внешней среды задается системообразующий признак, по которому сила взаимосвязей элементов должна быть выше, чем с внешней средой. Именно эти элементы и будут составлять систему. Система может описываться на трех уровнях: микро-, макро- и мегауровне. Описание системы на микроуровне (микроописание) представляет собой совокупность описаний элементов системы и их взаимодействий. Описание системы на макроуровне (макроописание) представляет собой описание свойств, состояний и поведения системы, проявляющихся (заметных) во внешней среде. Описание системы на мегауровне (мегаописание) есть описание данной системы в качестве элемента системы более высокого уровня. Каждая система обладает рядом основных свойств: - целостность - принципиальная несводимость св-в системы к сумме св-в составляющих ее эл-тов и невыводимость из последних св-в целого, т.е. целостность означает, что мощность существенных связей между эл-тами системы на интервале времени, не равном нулю, больше мощности связей этих эл-тов с внешней средой; - структурированность - структурированность предполагает членимость системы на подсистемы или элементы и включение данной системы в качестве подсистемы или элемента в систему более высокого уровня (суперсистему или внешнюю среду); - организация - внутренняя упорядоченность и согласованность взаимодействия более или менее дифференцированных эл-тов, обусловленная структурой системы. Орг-ция отражает динамические зак-ности в системе, относящиеся к ф-нированию, поведению и взаимодействию эл-тов и хар-ся упорядоченностью и целенаправленностью. Упорядоченность орг-ции опр-ся кол-но как величина, обратная энтропии (степени дезорганизации) системы и выражается в единицах кол-ва информации (битах). Целенаправленность организации хар-ет соответствие (адекватность) или несоответствие системы условиям внешней среды; - поведение - проявление системы во внешней среде. Классификация систем. а) По происхождению: - естественные в процессе исторического существования, без участия человека; - искусственные созданы человеком б) По способу существования: - физическая система существует как целостный материальный объект. - абстрактная (идеальная) система существует как целостный информационный объект. в) По сложности организации: - простая система небольшое количество элементов и связей между ними и проявляет простое поведение во внешней среде. - сложная система - наоборот г) В завис-ти от стабильности сущ-ния во времени: - статические системы существуют в неизменном состоянии сколь угодно долго; - динамические системы изменяют свое состояние в процессе существования, причем переход системы из одного состояния в результате переходного процесса (не сразу). - эволюционной является система, постепенно (постоянно) и необратимо изменяемая во времени. Процесс эволюции системы может быть прогрессивным, сопровождаемым повышением сложности и организованности системы, и регрессивным – наоборот. д) в зависимости от соотношения системы и среды: - локальной является территориально сосредоточенная система, составляющая незначительную часть объема среды; - глобальной является территориально распределенная система, включающая весь объем или большую часть среды. Поэтому глобальная система является мощнее среды и может ее либо не замечать, либо подавлять. е) В зависимости от взаимодействия системы и среды - закрытой является система, не взаимодействующая с внешней средой; - открытой является система, взаимодействующая с внешней средой путем обмена веществом, энергией и информацией. ж) В зависимости от возможности функционирования - структурной является система, состоящая из статических (самостоятельно не изменяемых) элементов со статическими (структурными) отношениями между ними. Изменение системы полностью осуществляется внешней средой (воздействиями внешней среды); - функциональной является система, способная самостоятельно функционировать. з) По способу заполнения пространства: - дискретной является система, элементы которой располагаются только в строго определенных местах (узлах), а между элементами действуют дальнодействующие связи; - непрерывной является система, элементы в которой равномерно распределены по всему объему, занимаемому системой. и) По виду поведения: - детерминированной (каузальной) явл система, в к-й значение входа однозначно определяет значение выхода; - стохастической - система, в к-й значения выхода с определенной вероятностью определяются значениями входа; - хаотической -система, в к-й значения выхода не определяются значениями входа, т.е. хаотическая система обладает полностью случайным поведением, не зависящим от входных воздействий. к) По принципу целенаправленности: - нецеленаправленной – с-а, функц-е к-й не направлено на достижение какой-либо цели или полностью определяется воздействиями внешней среды; - целенаправленной – функц-е которой определяется достижением определенной цели, поэтому ей приходится выбирать из возможных вариантов функционирования только те, которые удовлетворяют поставленной цели. л) По принципу однородности - однородной - система, в которой все элементы одинаковы и, следовательно, выполняют одни и те же или очень близкие функции; - гетерогенной - состоящая из разнотипных элементов, выполняющих различные функции. Пример - кибернетическая система, состоящая из двух подсистем: объекта управления и подсистемы управления и способная под действием управляющих воздействий изменять свое состояние. м) По параметру эффективности: - неэффективной - система, в которой затраты на функционирование превышают получаемый эффект; - целесообразной - в которой получаемый эффект превышает затраты на функционирование; - оптимальной - в которой разность между получаемым эффектом и затратами на функционирование макс. н) В зависимости от проявления активности в процессе существования: - пассивной -система, функционирование которой полностью определяется внешними воздействиями, поступающими на вход системы по инициативе внешней среды; - активной - осуществляющая взаимодействие с внешней средой по собственной инициативе на основе внутренней потребности. о) Среди сложных высокоорганизованных систем: - адаптивной - система способная приспосабливаться к изменениям внешней среды и внутренней организации путем настройки своих параметров и изменения структуры, обязательно накапливает информацию в процессе своего существования; - обучаемой является система способная получать информацию о закономерностях внешней среды и собственного поведения от внешнего источника (учителя) и использовать ее; - самообучаемой - способная самостоятельно выявлять закономерности поведения внешней среды и собственной организации и использовать их (самостоятельно приобретает знания); - самоорганизующейся - способная без специфического воздействия извне формировать пространственную, временную или функциональную структуру, т.е. самостоятельно изменяющая свои структуру и организацию; - развивающейся - система с направленным процессом эволюции. При этом система проходит четыре этапа: зарождение системы, становление системы определенного качества, функционирование системы и деградация и гибель системы. Описание и исследование систем осуществляется средствами научной теории, называемой моделированием систем. Понятие модели основывается на наличии некоторого сходства между двумя системами (объектами, процессами или явлениями). Если между двумя системами может быть установлено сходство (подобие) хотя бы в каком-либо одном определенном смысле, то между ними существует отношение оригинала и модели. Это означает, что одна из систем может рассматриваться как оригинал, а вторая как его модель. Моделирование представляет собой процесс построения модели определенного типа. Наиболее широко используются:- концептуальное моделирование, при котором совокупность фактов или представлений относительно исследуемой системы истолковывается с помощью некоторых специальных знаков, символов и операций над ними или с помощью естественного или искусственного языков;- физическое, при котором модель (макет) и моделируемая система представляют собой реальные объекты или процессы единой или различной физической природы;- структурно-функциональное, моделями являются схемы, графики, чертежи, диаграммы, таблицы и рисунки, дополненные специальными правилами их объединения и преобразования;- математическое (логико-математическое), при котором построение абстрактных моделей осуществляется средствами математики и логики;- имитационное, при котором логико-математическая модель исследуемой системы представляет собой алгоритм функционирования системы, реализованный в виде программы на ЭВМ. Общая теория систем. Общая теория систем (ОТС) призвана дать средства описания и формальный метод моделирования для отражения и исследования максимально разнообразных объектов, процессов и явлений реального мира. ОТС – наука о з-нах возникновения, сущ-ния, изменения и развития мат-ных и идеальных систем. Она вводит абстрактные объекты, опр-ет их основные св-ва и состояния, а также позволяет строить разнообразные системы по опр-ым принципам (з-нам). В следствие высокой общности эл-тов построения сист. ОТС позволяет строить модели объектов различной природы с разными способами орг-ции. Модели, построенные на основе ОТС, явл-ся базовыми и служат для построения более точных инф-ых моделей объектов, создаваемых в рамках ЧТС. ОТС – сложная система. Частные теории систем. ЧТС позволяет более осмысленно и точно описывать отдельные стороны реального мира, но их действие резко ограничено только теми объектами, процессами реального мира, к-ые удовлетворяют требованиям данной теории. ЧТС оперируют с объектами определенного типа, обладающими кроме общих св-в опр-ными специфич-ми св-вами. Это позволяет сделать ЧТС более компактной и информативной, более точно (тонко, подробно) описывающей специфич. св-ва и поведение системы и ее эл-тов, однако, платой за точность служит резкое ограничение применимости ЧТС.