Глава 2. Классификация систем и моделей.

Определение понятия "система". - Классификация систем. - Исследование систем - системный анализ. – Этапы проведения системного анализа. - Системный анализ в социальной и экономической аналитике. - Классификация моделей по глубине описания. - Иерархические системы, иерархия моделей. – Вопросы и задания.

Определение понятия "система".

Понятие «система» играет чрезвычайно важную роль в кибернетике. Эта роль настолько важна, что часто даже саму кибернетику отождествляют с системным анализом, подчеркивая тем самым то обстоятельство, что кибернетика занимается моделированием, а изучение объекта начинается всегда с рассмотрения его именно как системы.

Дадим несколько определений, отражающих способ модельного расчленения (декомпозиции) реального изучаемого объекта.

Системой будем называть совокупность неких универсальных составных единиц - элементов, которые находятся в определенных соотношениях и связях между собой, благодаря чему они составляют некую определенную целостность, неделимость, унитарность, целостность. Элементы системы объединены общей функциональной средой (а для социальных и экономических систем – еще и целью функционирования), в рамках которой элементы под действием системных взаимосвязей частично утрачивают свои индивидуальные свойства и приобретают специализацию.

Функциональная среда системы – это характерная для системы совокупность правил и параметров (часто сформулированных в виде законов или алгоритмов), по которым осуществляется взаимодействие (обмен, взаимоотношение) между элементами системы и функционирование (развитие) системы в целом. Другими словами, функциональная среда системы – это совокупность связей между элементами системы.

Компоненты системы - множество относительно однородных элементов, которые объединены общими функциями при обеспечении выполнения общих задач развития системы (для социальных и экономических систем - еще и целей такого развития).

Элементы системы – это условно неделимая, самостоятельно функционирующая часть системы. Подчеркнем, что выделение элементов (разбиение системы на элементы) – это операция, в определенном смысле слова, субъективная. И хотя она зачастую полностью определяет успех или неудачу всего исследования, она чрезвычайно трудно поддается регламентации. Как правило, такое расчленение системы осуществляется в соответствии с некими априорными представлениями исследователя. И уж, конечно, выделение элементов существенно зависит от постановки задачи, стоящей перед исследователем.

Структура системы – это совокупность «ключевых» элементов, которые находятся между собой в «сильных» связях, по которым обеспечивается обмен энергией, массой и информацией между элементами системы, определяющий функционирование системы в целом и способы ее взаимодействия с внешней средой. Такие «структурозадающие» элементы являются своего рода «уникальными», выделенными, - но выделенными не по своей индивидуальной (например, для социальных или экономических систем – личностной) специфике, а по месту и роли их в функционировании системы.

Граница системы – это совокупность связанных между собой элементов, которые – взятые в своей совокупности – позволяют производить разделение на «внутреннюю» (например, функциональную среду системы) и «внешнюю» среды для рассматриваемой системы. Интересно, что через такие «пограничные» элементы – а, точнее, «места», которые они занимают, и происходит весь обмен массой, энергией и информацией между системой и ее окружением.

Последнее обстоятельство чрезвычайно важно при описании социальных и экономических систем, и может быть использовано при математической формулировке ряда целевых функций. Например, задача любой службы безопасности на фирме – это уменьшить общую границу фирмы, понимаемую, конечно, в смысле обмена информацией «с посторонними». Тогда как задача промышленного шпионажа – она-то как раз и состоит в том, чтобы увеличить эту границу, привлекая в нее все новые «места» и все новые элементы – то есть все новых сотрудников фирмы. Таким образом, задача сохранения конфиденциальности изначально конфликтна, и для ее решения может быть привлечен, например, аппарат теории игр, - см. книгу Николис Дж. Динамика иерархических систем. Эволюционное представление. – М.:Мир, 1989.-488с.

Таким образом, чтобы задать систему, мы должны описать (задать) следующие сведения: а) универсальные составные единицы – (функциональные) элементы системы, б) связи, которые существуют между этими элементами, в) особо выделить структуру системы (как совокупность «специфических мест», попадая в которые элементы приобретают «особый вес и значение», а также систему связей между такими «выделенными» местами), и, наконец, г) совокупность «пограничных» элементов (скорее даже – тех «мест», тех положений элементов в системе, нахождение в которых придает этим элементам способность «отграничивать» внутренность системы от окружающей среды.

Вообще говоря, на базе одной и той же совокупность объектов можно построить много разных систем. Задавая разным образом «структурообразующие» признаки, эти элементы будут группироваться по разному, между ними будут устанавливаться разные связи, - и, в результате, получим разные системы. Как выбрать систему «именно ту, которая нужна» – среди всего множества систем, которые мы можем «понапридумывать», изучая наш объект исследования? Ответ на этот вопрос задается условиями то задачи, которую мы решаем. Например, для завхоза института – весь институт является не более чем собрание некоторых предметов, на которые он навесил ярлыки. А вот для проректора по учебной работе – институт уже представляет собой совокупность двух разнородных объектов: преподавателей, которые «активны» в плане того, что производят обучение, и студентов, «пассивный» элемент, который «только то и делает, что сопротивляется процессу обучения, вносит в него хаос». Две задачи – вот и две системы, построенные в рамках одного и того же объекта – института, где вы учитесь.

Классификация систем.

Задать классификацию систем – это значит задать описание совокупности системообразующих признаков. Простейший способ это сделать – это задать общие различия по принадлежности исследуемого объекта к тому или иному более общему классу.

Используя такой подход, можно выделить такие классы систем.

Системы делятся на материальные и абстрактные. Материальные системы – это системы материально мира, такие как физические, природные, биологические, экологические, технические, социальные или экономические. Они, в свою очередь, могут быть разделены на неорганические (физические, геологические, химические, технические, и т.п.) и на системы живые (биологические, экологические (уже своего рода – смешение, так как эти системы имеют как живую, так и неживую компоненты), а также большой класс систем, в которых присутствует человек – социальные, экономические, культурные,… заканчивая ноосферой в целом).

Абстрактные системы – это такие системы, которые существуют только в результате мыслительной деятельности человека и возникли как следствие процесса описания реального мира. Сюда входят понятия – термины самого различного происхождения (научные, житейские, религиозные, и т.п.), гипотезы, теории, и даже научное знание как целое (кстати: и религиозное сознание также!).

Можно также разделить системы по их «отношению ко времени»: выделяя статические системы и системы динамические. Статические системы – они могут быть охарактеризованы рядом параметров, которые сохраняют неизменность во времени. Если эти параметры являются важными характеристиками для описания системооборазующих признаков – мы приходит к статической системе, которая характеризуется неким «состоянием». Наоборот, если системообразующие признаки выделяют в описываемом объекте изменчивые во времени параметры – то тогда говорим о том, задана динамическая система.

Один и тот же объект может быть описан и как динамическая, и как статическая система. Например, рассматривая «окружающую среду» для фирмы, ее вполне можно описать как систему статическую. Для данной задачи окружение фирмы выглядит вполне «неизменным». Однако, когда перед нами стоит задача описать «развитие общества» или же «процессы в переходной экономике» – та же самая внешняя среда фирмы приобретает «расплывчатость», динамику, изменчивость! Более того: внешняя среда, которую мы для задач краткосрочного планирования развития фирмы рассматривали как статическую, для задач долгосрочного планирования то же фирмы должна рассматриваться как изменчивая! Стратегия и тактика описывают разные временные промежутки! Тем самым мы приходим к важному и весьма полезному для практической деятельности заключению: для многих (на самом деле – для подавляющего большинства!) социальных и экономических систем существует некое «критическое время», которое как бы разграничивает способы их описания во времени. На временных промежутках, которые меньше его, систему можно рассматривать как статическую, а вот на временных промежутках, которые больше – та же система характеризуется уже динамическими параметрами. В главе 5 будут рассмотрены некоторые примеры такого описания.

Наконец, системы бывают закрытые и открытые. Закрытая система, часто называемая еще «равновесной», полагается не обменивающейся никакими потоками (энергии, вещества, ресурсов, финансов, информации и т.п.) со своим окружением. Конечно, это не более чем предположение! Однако это предположение сильно упрощает анализ, - например, когда обмен со внешней средой «мал» (величина этой «малости» определяется рассматриваемой задачей!), то такое предположение вполне оправдывается, - наконец, оно вполне может быть проверено экспериментально. Для систем же открытых, часто называемые «неравновесными», обмен с окружающей средой представляется настолько важен, что именно он и определяет интересующее нас поведение исследуемого объекта.