Базовые понятия теории систем

Как следует из выше сказанного, принцип иерархии является основой построения объективного мира, в котором все существующие системы соподчинены друг другу, т.е. вступают в определенные отношения. Поэтому принято в теории систем выделять два основных понятия: система и среда.

Понятие «среда» следует понимать как сферу, ограничивающую структурное образование системы. Сложное взаимодействие системы и среды как ее окружения определяется в качестве понятий соответственно «система» и «надсистема». В.Н. Садовский и Э.Г. Юдин определяли это соотношение как:

1. система образует особое единство со средой;

2. любая исследуемая система представляет собой элемент системы более высокого порядка;

3. элементы любой исследуемой системы, в сою очередь, обычно выступают как системы более низкого порядка.

В одном из словарей-справочников по математике, кибернетике и экономике дается такое определение понятию:

«Среда есть совокупность всех объектов, изменение свойств которых влияет на систему, а также тех объектов, чьи свойства меняются в результате поведения системы».

Например, в первом разделе на рис.1 представлена экологическая среда как универсальное окружение, в рамках которой человек создает социально-культурную, экологическую и образовательную системы. Само отношение этих систем между собой можно рассматривать как взаимодействие среды и системы. Развитие социально-культурной и образовательной систем происходит в рамках экономической среды, которая является естественным ограничителем их возможного развития.

Определение границ системы в окружающей среде делается самим исследователем или наблюдателем. Поэтому включение определенных объектов в качестве элементов исследуемой системы является творческим и целевым моментом самого исследователя. Приведем пример представления систем и среды (рис.3).

Человек и созданные им социально-экономические системы представляют собой особый класс искусственных систем, поведение которых базируется на основе человеческих потребностей и интересов.

Человек реализует свои интересы индивидуально, через группы, предприятия, национальную и мировую экономику, рис.3. Важнейшей внутренней переменной предприятия является человек (кадры), именно эта переменная предприятия является носителем ценностных ориентаций, целей, технологии управления, социокультурных систем, стиля управления, умений и навыков предприятия.

 

 

Рис. 3. Определение роли человека в представлении

среды и системы

 

Понятие «система» стало терминологической основой построения теории систем. Трактовка понятия «система» имеет различные варианты. Приведем примеры некоторых из них.

1. Система – это объективное единство, закономерно связанных друг с другом предметов, явлений, а также знаний о природе и обществе. (БСЭ.Т.39. С.158).

2. Система – это комплекс элементов, находящихся во взаимосвязи (У. Барталанфи).

3. Система – это множестово элементов с отношениями между ними и между их атрибутами (А.Холл, Р. Фейджин).

4. Система есть отражение в сознании субъекта (исследователя, наблюдателя) свойств объектов и их отношений в решении задачи исследования, познания (Ю.И. Черняк).

5. Система – это совокупность связанных и взаимосвязанных друг с другом элементов, составляющих некоторое целостное образование, имеющее новые свойства, отсутствующие у ее элементов (О.Т. Лебедев, С.А. Язвенко).

Содержание приведенных понятий для описания лишь одного термина показывает, что каждый из авторов имеет свое отношение к данному термину. Более подробно о разных определениях понятия «система», с точки зрения терминологии, можно подчеркнуть в учебной литературе [3,4,8,10,13].

Для того чтобы выработать наиболее объективное отношение к данному термину, необходимо выделить наиболее общие свойства, которые характеризуют понятие «система». К таким свойствам можно отнести:

1. Наличие элементов, которые могут быть описаны атрибутами (свойствами самих элементов);

2. Наличие разного вида связей между элементами, которые определяют степень их организации в целом (функциональные свойства);

3. Наличие отношений между элементами, которые определяются уровни иерархии в строении целого образования (свойство соотношения);

4. Наличие цели существования системы, которая определяет целесообразность ее существования в окружающей среде (свойство самоуправления или управления).

5. Наличие языка описания состояния и функционального поведения системы (свойство изоморфизма, многообразия средств описания).

Все перечисленные свойства системы в той или иной степени корреспондируются с методологическими принципами теории систем (представленными выше) и могут рассматриваться как закономерности исследования, проектирования и создания любых систем.

На основании этих свойств можно сформулировать еще одно определение:

«Система – это целостное структурное образование, выделяемое исследователем из окружающей среды на основе единства функционирования множества взаимосвязанных объектов в качестве элементов, обладающих определенными свойствами, связями и отношениями».

Понятие «элемент» системы применяется в системных исследованиях для определения способа отделения части от целого. В данном смысле элемент выступает как своеобразный предел возможного разделения системы на «элементарные» составляющие, которые позволяют наилучшем способом разобраться и понять закономерности функционирования каждой части системы в целостном образовании. Выделение элементов системы позволяет лучше разобраться в строении самой системы и определить ее структурно-функциональные связи и отношения. Определение количества таких элементов в процессе исследования системы имеет субъективно-творческий характер. Каждый исследователь, формулируя цели и задачи исследования, определяет и глубину членения целой системы на части. Элементами системы могут быть как подсистемы, так и ее компоненты, в зависимости от тех свойств, которыми обладает выделенный элемент системы.

Понятие «подсистема» подразумевает выделение относительно независимой части системы, которая сама обладает свойствами объекта-системы. К таким свойствам можно отнести наличие структурной целостности, подцелей функционирования и коммуникативности с другими подсистемами (элементами). Сама подсистема должна состоять из неоднородных элементов, т.е. обладающих разными свойствами.

Понятие «компонента», применительно к элементам системы употребляется в том случае, когда совокупность свойств элементов однородна.

Понятия «связь» и «отношения» имеют достаточно сложное объяснение. В специальной литературе принято понятие «связь» отождествлять с динамичным состоянием элементов, которое определяется целями функционирования и методами управления в процессе установления связи.

Понятие «отношение» характеризует со статикой строения самого элемента, т.е. его структурой. В теории логики принято «отношение» рассматривать как соотношение, соподчинение одного свойства элемента другому. Такое соотношение тоже основывается на разных видах связей, например, в микроэлементах. Понятие «отношение» можно рассматривать как «связи строения» элемента.

Понятие «связь» определяется как проявление свойств коммуникации самого элемента с его окружением. Связь осуществляется на основе закона обмена энергией, информацией и веществом в процессе динамического развития самого элемента. Понятие «связь» описывает степень ограничения свободного развития самого элемента. Все элементы любой системы всегда вступают во взаимодействие друг с другом, теряя при этом некоторые из своих свойств. Наличие свойств связей у элемента (коммуникации) обеспечивает его жизнедеятельность. Следовательно, понятие «связь» определяет функционально-процессуальную характеристику системы, а понятие «отношение» - функционально-структурную характеристику.

По классификации И.В. Блауберга, В.Н. Садовского и Э.Г. Юдина связи могут быть представлены в виде:

- Генетических (порождения), когда один объект является основой для рождения другого объекта;

- Преобразования, когда элементы одной системы в процессе взаимодействия с элементами другой системы приобретают новые свойства в одной системы или обеих системах;

- Взаимодействия, которые подразделяются на связи взаимодействия объектов или связи взаимодействия отдельных свойств объектов;

- Функционирования, которые обеспечивают реальную жизнедеятельность объекта;

- Развития, которые возникают в процессе перехода из одного качественного состояния объекта в другое;

- Управления, которые могут образовывать разновидность либо функциональных связей, либо связей развития.

Представленная классификация показывает, что рамки определения связей часто размыты и могут пересекаться. Более подробно о каждом виде связей системы можно познакомиться в учебном пособие В.Н. Спицнаделя [13, С.133-140].

В рамках системных исследований понятие «связь» имеет наибольшее значение, т.к. в процессе взаимодействия элементов в системе устанавливаются алгоритмы их совместного функционирования.

Например, рекурсивная связь устанавливает причинно-следственную связь между различными параметрами в экономической системе. Синергетическая связь в теории систем определяет результат совместных действий взаимосвязанных элементов как общей эффект, который превышает сумму эффектов, получаемых от каждого независимого элемента. Циклическая связь рассматривается как сложная обратная связь между элементами в системе, определяющая ее полный жизненный цикл, например, в процессе производства какого-либо изделия. Обратная связь является основой саморегуляции, развития систем, приспособления их к изменяющимся условиям существования. Например, в управлении социально-экономическими системами используется функция корректировки, которая основана на принципе обратной связи, т.е. возможности принятого решения в зависимости от сложившихся условий.

По своему характеру связи могут быть положительными, отрицательными и гармонизированными.

Под положительной связью понимается результат взаимодействия элементов в процессе, которого не нарушается внутренняя структура самих элементов и этот результат дает импульс к дальнейшему развитию элементов и всей системы.

Под отрицательной связью понимается результат взаимодействия элементов в процессе, которого происходит разрушение, как самого элемента, так и всей системы.

Под гармонизированной связью понимается устойчивое динамическое состояние развития элементов в результате их взаимодействия.

Следовательно, в системах различной природы всегда существуют разные виды связей, за счет которых обеспечивается сохранения целостного образования.

Принято количество связей между элементами в системе представлять как возможное сочетание по формуле:

S = g(g-1), где g – количество элементов.

Исходя их теории алгоритмом, можно констатировать, что связи между элементами в системе, могут иметь линейный (однонаправленный), нелинейный (многонаправленный) и циклический характер или их сочетание.

Как было определено выше понятие «отношение» в качестве внутренней связи между элементами системы логически связано с понятием «структура».

Понятие «структура» означает строение, расположение, порядок. Структура отражает взаимосвязи и взаимоотношения между элементами системы, которые устанавливают порядок ее строения. Структуру систему принято описывать видом связей и отношений (иерархия связей) между ее элементами. Структура описывает внутреннее строение (состояние) системы. Структуры могут быть как статические, так и динамические. Одна и та же система может быть описана разными видами структур, в зависимости от аспектов и стадий исследования или проектирования в пространстве и времени.

Структуры систем могут описывать состояние системы, ее поведение, условия ее равновесия, устойчивости и развития.

Под состоянием системы принято понимать ее описание в определенный момент времени, как «статичную фотографию». В таком состоянии все элементы имеют статичные входные и выходные параметры.

Например, S = F(g, e, u), где F – функция, а g, e, u – параметры элементов.

Под поведение системы принято понимать описание изменение ее параметров во времени. Например, S(t) = F {g (t-1), e(t), u(t-3)}, где t – время.

Под равновесием системы понимается описание состояния системы, которая лишена внешних воздействий и находится в состоянии равновесия.

Под устойчивым состоянием системы понимается такое поведение, которое обеспечивает ей возвращение в равновесное состояние после воздействия внешних факторов. Как правило, состояние устойчивости обеспечивается за счет сочетания свойств самих элементов системы.

Под развитием системы понимается такое состояние системы которое обеспечивает развитие свойств связи отношений в рамках организационный структуры в продолжительном временном периоде, с учетом воздействия факторов внешней среды. Далее будет рассказано о таком классе систем на примере адаптивных систем, самообучающихся и саморазвивающихся систем.