Строение системы (компоненты)

 

Рассматривая строение системы, можно выделить следующие компоненты: подсистемы и части (элементы). Подсистемы являются крупными частями систем, обладающими относительной самостоятельностью. Элементы (части) – наименьшие единицы системы. Разница между элементами и подсистемами достаточно условна, если отвлечься от их размера. В качестве примера можно привести человеческий организм, безусловно, являющийся системой. Его подсистемами являются нервная, пищеварительная, дыхательная, кровеносная и другие системы. В свою очередь они состоят из отдельных органов и тканей, которые являются элементами человеческого организма. Но мы можем рассматривать в качестве самостоятельных систем выделенные нами подсистемы, в таком случае подсистемами будут органы и ткани, а элементами системы – клетки. Таким образом, системы, подсистемы и элементы находятся в отношениях иерархического соподчинения.

Любая система обязательно обладает структурой – относительно устойчивой системой взаимосвязи элементов, образующих целое. Структура включает в себя элементы, отношения между этими элементами и систему этих отношений. Структура – это важнейшая сторона системы. Она существует только как часть системы и не может существовать сама по себе.

В рамках системного подхода была создана общая теория систем, которая сформулировала принципы, общие для самых различных областей знания. Она начинается с классификации систем, которая дается по нескольким основаниям.

Классификация систем

 

В зависимости от структуры системы делятся на дискретные, жесткие и централизованные.

Дискретные (корпускулярные) системы состоят из подобных друг другу элементов, не связанных между собой непосредственно, а объединенных только общим отношением к окружающей среде, поэтому потеря нескольких элементов не наносит ущерба целостности системы.

Жесткие системы отличаются повышенной организованностью, поэтому удаление даже одного элемента губит всю систему.

Централизованные системы имеют одно основное звено, которое, находясь в центре системы, связывает все остальные элементы и управляет ими.

По типу взаимодействия с окружающей средой все системы делятся на открытые и закрытые.

Открытые системы – системы реального мира, обязательно обменивающиеся веществом, энергией или информацией с окружающей средой.

Закрытые системы не обмениваются ни веществом, ни энергией, ни информацией с окружающей средой. Это понятие является абстракцией высокого уровня и реально не существует, так как в действительности никакая система не может быть полностью изолирована от воздействия других систем. Поэтому все известные в мире системы являются открытыми.

По составу системы можно разделить на материальные и идеальные.

К материальным системам относится большинство органиче-ёких, неорганических и социальных систем (физические, химические, биологические, геологические, экологические, социальные системы). Также среди материальных систем можно выделить искусственные технические и технологические системы, созданные человеком для удовлетворения его потребностей.

Идеальные системы представляют собой отражение материальных систем в человеческом и общественном сознании. Примером такой системы является наука, которая с помощью законов и теорий описывает реальные материальные системы, существующие в природе.

Характеризуя состояние систем, их можно разделить на динамические и статические. Хотя эта классификация очень условна (все в мире находится в постоянном изменении и движении), иногда бывает целесообразно рассматривать некоторые системы как покоящиеся.

Свойства систем

 

Теория систем также изучает свойства систем. Многие высокоорганизованные системы отвечают понятию целесообразности, ориентированы на достижение какой-либо цели. Эти свойства отсутствуют у отдельных элементов системы и появляются только у системы в целом. Такие свойства называются эмерджентными свойствами системы. Например, вода состоит всего из двух химических элементов – кислорода (О) и водорода (Н), которые в отдельности не обладают свойствами воды. Только при соединении этих элементов в определенную систему (Н₂О) появляется вода со своими специфическими свойствами.

У многих высокоорганизованных систем формируется механизм обратной связи -- реакция системы на воздействие окружающей среды. Если мы бросим камень, он пролетит некоторое расстояние и упадет, никак не сопротивляясь этому. В данном случае обратная связь отсутствует. Но если мы попытаемся дернуть кошку за хвост, обратной связью, скорее всего, будут наши исцарапанные руки.

Существует несколько типов обратной связи. Система может своим поведением усиливать внешнее воздействие (если рота солдат будет идти по мосту, шагая в ногу, мост может рухнуть из-за резонанса), при этом формируется положительная обратная связь. При уменьшении внешнего воздействия создается отрицательная обратная связь. Разновидностью таких связей является гомеостатическая обратная связь, сводящая внешнее воздействие к нулю. Примером может служить постоянная температура человеческого тела, остающаяся неизменной несмотря на колебания температуры окружающей среды.

Механизм обратной связи делает систему более устойчивой, надежной и эффективной. Также он повышает ее внутреннюю организованность. Именно наличие механизма обратной связи дает возможность говорить, что система имеет какие-то цели, что ее поведение целесообразно.

В 1948 г. на стыке математики, техники и нейрофизиологии появилась самостоятельная наука, исследующая поведение таких сложных целесообразных систем с обратной связью. Основателем этой науки, получившей название кибернетики, стал Н. Винер. Кибернетика изучает процессы управления, связи и обработки информации в природе, технике и обществе.

Оригинальность этой науки заключается в том, что она изучает не состав систем и не их структуру, а результат их работы по их реакции на внешние воздействия, а также те функции, которые выполняют эти системы. В рамках кибернетики в науку были введено такое понятие, как информация – мера организованности системы. Винер обнаружил, что информация характеризует меру разнообразия системы, она растет с повышением разнообразия.

Одним из основных законов кибернетики является закон необходимого разнообразия. Он утверждает, что эффективное управление какой-либо системой возможно только в том случае, когда разнообразие управляющей системы больше разнообразия управляемой системы. Иными словами, чем больше мы имеем информации о системе, которой собираемся управлять, тем эффективнее будет процесс управления. Само управление можно рассматривать как процедуру накопления, передачи и преобразования информации. Оно является определенной последовательностью точных предписаний – алгоритмов. С их помощью достигается поставленная цель.

Практический эффект от обработки различных алгоритмических процессов был получен с появлением ЭВМ и особенно современных быстродействующих компьютеров. Они облегчили умственный труд человека так же, как ранее различные машины и механизмы заменили физический труд людей. Разумеется, компьютеры уступают человеческому мозгу в гибкости, но превосходят его в быстродействии. Поэтому сегодня компьютеры проникли практически во все сферы нашей жизни.

Итак, системный подход применим для исследования предметов и явлений самого разного характера. При этом приходится абстрагироваться от конкретного содержания отдельных систем и выявлять то общее, что присуще всем системам определенного рода. Проще всего это сделать с помощью построения математических моделей. Лучше всего это делать с помощью компьютера. Затем с помощью данных наблюдений и экспериментов созданная модель уточняется и ей можно с успехом пользоваться в дальнейшей теоретической и практической деятельности.