Системный подход и общесистемные закономерности. Общие понятия систем, признаки, свойства, классификация

Отличительными признаками системы выступают:

Наличие взаимосвязных частей в объекте;

Взаимодействие между частями объекта;

Упорядоченность данного взаимодействия для достижения общей цели системы.

Существуют два основных типа систем:

Открытые

Закрытые.

Закрытая система, имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы от окружающей систему среды. Часы – пример закрытой системы. Открытая система – это система, взаимодействующая с внешней средой, приспосабливающаяся к изменениям в ней. Энергия, информация, материалы – это объекты обмена с внешней средой через проницаемые границы системы. Такая системы не является само обеспечивающейся, она зависит от внешних факторов (энергии, информации, материалов и т.д.). Руководители, в основном, занимаются открытыми системами, потому что все организации являются открытыми системами. Выживание любой организации зависит от внешнего мира. Все сложные системы, как правило состоят из подсистем. Понятие подсистемы – это важное понятие в управлении. Основное различие подсистем одной системы – в функциональности, т.е. каждая подсистема выполняет особую функцию. Путем подразделения организации на отделы руководство намеренно создает внутри организации подсистемы – управленческие, кадров, маркетинга, финансов и т.д.

Подсистемы, в свою очередь, могут состоять из более мелких подсистем. Поскольку они взаимосвязаны, неправильное функционирование даже самой маленькой подсистемы может повлиять на систему в целом. Понимание того, что организации представляют собой сложные открытые системы, состоящие из нескольких взаимосвязных подсистем, помогает объяснить, почему каждая из школ в управлении оказалась практически приемлемой лишь в ограниченных пределах. Каждая школа стремилась сосредоточить внимание на какой-то одной подсистеме организации. Бихейвиористская школа в основном занималась социальной подсистемой. Школы научного управления и науки управления, главным образом, - техническими подсистемами. В результате они часто не могли правильно определить все основные компоненты организации. Ни одна из школ серьезно не задумывалась над воздействие среды на организацию. В настоящее время широко распространена точка зрения, что внешние силы могут быть основными детерминантами успеха организации, которые предопределяют, какое средство из арсенала управления может оказаться подходящим и, вероятнее всего, успешным.

Системный подход к управлению операциями

Теория систем впервые была применена в точных науках и в технике. Применение теории систем в управлении в конце 50-х годов явилось важнейшим вкладом школы науки управления. Системный подход – это не есть набор каких-то руководств или принципов для управляющих – это способ мышления по отношению к организации и управлении. Системный подход в управлении рассматривает управленческую деятельность как систему, т.е. как совокупность элементов, взаимодействующих между собой в пространстве и времени, функционирование которых направленно на достижение общей цели. Системный подход включает следующие этапы деятельности исследователя:

1. Выделение объекта внимания их общей массы явлений и процессов, очертание контура и пределов системы, ее основных частей, элементов, связей с окружающей средой. Выявление главных или важных свойств составных элементов и системы в целом.

2. Определение основных критериев целесообразного действия системы, а также основных ограничений и условий существования.

3. Определение вариантов структур и элементов, выявление главных факторов, влияющих на систему.

4. Разработка модели системы.

5. Оптимизация работы системы по достижению цели.

6. Определение оптимальной схемы управления системой.

7. Установление надежной обратной связи по результатам функционирования, определение надежности функционирования системы. Выделяются три основных принципа системного подхода:

целостность (характеристика самой системы не сводится к сумме характеристик составляющих ее элементов);

структурность (возможность описания системы через установление связей и отношений ее элементов);

иерархичность (соподчиненность элементов).

Основные понятия системного подхода можно представить в виде следующей логической последовательности:

Цель - Элементы - Связи элементов - Структура - Состояние системы - Функционирование - Взаимодействие с окружающей средой - Организация - Управляющее воздействие - Результат

Управление с позиций системного подхода есть осуществление совокупности воздействий на объект, выбранных из множества возможных воздействий на основании информации о поведении объекта и состоянии внешней среды для достижения заданной цели.

Виды управленческих решений

Управленческие решения можно рассматривать с разных точек зрения.

1. По степени влияния на будущее организации они делятся на стратегические и тактические. Первые определяют основные пути ее развития, вторые – конкретные способы продвижения по ним. Обычно стратегические решения (скажем, о выходе на новый рынок) принимаются на высшем уровне управления, а тактические (например, о ремонте оборудования) – на низовых.

2. По степени самостоятельности решения подразделяются на инициативные и предписанные . Первые принимаются руководством организации под воздействием обстоятельств, вторые конкретизируют поступающие сверху решения.

3. По масштабам решения могут быть глобальными , затрагивающими всю организацию в целом, и локальными , касающимися только одной ее части (стороны деятельности).

4. В соответствии с временным горизонтом можно говорить о перспективных решениях, последствия которых будут ощущаться длительное время (например, об инвестировании), и текущих , ориентированных на нужды сегодняшнего дня (об изыскании средств для выплаты заработной платы).

5. В зависимости от продолжительности периода реализации принято выделять долгосрочные (свыше 5 лет), среднесрочные (от года до 5 лет), и краткосрочные (до одного года) решения.

6. В соответствии со степенью предопределенности результата различают вероятностные и детерминированные (однозначные) решения, которые сравнительно редки.

7. По степени регламентированности выделяют контурные решения (предоставляют широкую свободу исполнителям); структурированные (допускают инициативу во второстепенных вопросах); алгоритмизированные , где инициатива исключена.

8. По направленности воздействия решения могут быть внешние (касаются окружения) или внутренние.

9. По степени обязательности исполнения они подразделяются на директивные , рекомендательные и ориентирующие , что зависит, например, от уровня, сроков действия, степени важности.

10. По функциональному назначению можно выделить организационные , координирующие, регулирующие , активизирующие и контролирующие решения.

11. По степени сложности решения разделяются на простые, сложенные и уникальные .

12. По методам выработки различаются шаблонные и творческие .

13. В зависимости от числа разработчиков решения делятся на индивидуальные и коллективные.

14. По широте охвата выделяются общие и специальные решения. Первые касаются одинаковых для всех вопросов (например, о времени начала и окончания рабочего дня) и вносят в деятельность организации элемент стабильности. Вторые относятся к узким проблемам, присущим только одному субъекту.

15. С точки зрения предопределенности решения принято делить на запрограммированные и незапрограммированные .

16. По способу влияния на объект решения можно разделить на прямы е и косвенные . Первые воздействуют непосредственно на него, вторые – на создание таких условий, под влиянием которых он сам изменит в нужную сторону свое поведение.

17. По сфере реализации решения могут быть связаны с производством, сбытом, научными исследованиями и пр.

18. По форме решения бывают правовыми и неправовыми .

20. По степени полноты и достоверности используемой информации выделяют:

Решения, принимаемые в условиях полной определенности;

Решения, принимаемые в условиях частичной определенности;

Решения, принимаемые в условиях полной неопределенности.

21. По способам принятия выделяют интуитивные, адаптационные и рациональные решения.

Природа управления

Природа современного менеджмента двояка: с одной стороны, управление – это производительный труд, возникающий в условиях комбинированного производства с высоким уровнем специализации работников, обеспечивающий связь и единство всего производительного процесса, а с другой стороны, управление – это деятельность по надзору и контролю. в основе которой лежит противоположность между наемным трудом как непосредственным производителем и собственником средств производства. Труд по управлению предполагает выполнение общественно необходимых задач по регулированию, организации, координации и контролю социально-экономических процессов.

Понятие системы. Признаки системности

Конспект лекций по дисциплине

Теоретические основы информационных процессов

Глава 1
Основные понятия теории информационных систем

Основные понятия и определения

Понятие системы. Признаки системности

Потребность в использовании понятия «система» возникала для объектов различной физической природы с древних времен: еще Аристотель обратил внимание на то, что целое (т. е. система) несводимо к сумме частей, его образующих. Сейчас ученые, изучающие общую теорию систем, провозгласили «принцип эмерджентности».

Принцип эмерджентности заключается в том, что свойства целого не сводятся к простой сумме свойств составляющих его частей, а при объединении частей в целое образуется новое качество, не присущее отдельным частям.

Термин «система» и связанные с ним понятия комплексного, системного подхода исследуются и подвергаются осмыслению философами, биологами, психологами, кибернетиками, физиками, математиками, экономистами, инженерами различных специальностей. Потребность в использовании этого термина возникает в тех случаях, когда невозможно что-то продемонстрировать, изобразить, представить одним выражением и нужно подчеркнуть, что это будет большим, сложным, не полностью сразу понятным (с неопределенностью) и целым, единым. Например – «солнечная система», «система управления станком», «система организационного управления предприятием (городом, регионом и т. п.)», «экономическая система», «система кровообращения» и т.д.

В математике термин система используется для отображения совокупности математических выражений или правил – «система уравнений», «система счисления», «система мер» и т. п. Казалось бы, в этих случаях можно было бы воспользоваться терминами «множество» или «совокупность». Однако понятие системы подчеркивает упорядоченность, целостность, наличие определенных закономерностей.

Если попытаться дать общее определение для любых систем, то оно будет очень абстрактным и не удобным для практических целей, однако у всех систем, независимо от их физической природы, есть некоторые общие признаки.

Система – множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определенную целостность, единство.

Признаки системности:

§ структурированность, то есть возможность расчленения системы на составляющие компоненты; С одной стороны, система это целостное образование и представляет целостную совокупность элементов, а, с другой стороны, в системе четко можно выделить ее элементы (целостные объекты).

§ взаимосвязанность отдельных частей, то есть наличие более или менее устойчивых связей (отношений) между элементами системы, превосходящих по своей силе (мощности) связи (отношения) этих элементов с элементами, не входя­щими в данную систему. В системах любой природы между элементами существуют те или иные связи (отношения). При этом с системных позиций определяющими являются не любые связи, а только лишь существенные связи (отноше­ния), которые определяют интегративные свойства системы.

§ интегративность системы, то есть наличие единых целей, свойств, качеств, присущих системе в целом, но не присущих ее элементам в отдельности. Интегративные свойства системы обуславливает тот факт, что свойство системы, несмотря на зависимость от свойств элементов, не определяется ими полностью. Из этого следует, что простая совокупность элементов и связей между ними еще не система, и поэтому, расчленяя систему на от­дельные части (элементы) и изучая каждую из них в отдельности, нельзя познать все свойства нормально (хорошо) организованной системы в це­лом.

Понятие «система» широко используется в науке, технике и повседневной жизни, когда говорят о некоторой упорядоченной совокупности любого содержания. Система является фундаментальным понятием как системотехники, так и базовых теоретических дисциплин (теории систем, исследования операций, системного анализа и кибернетики). Система - это объективное единство закономерно связанных друг с другом предметов, явленна, сведении, а также знаний о природе, обществе u m.п. . Каждый объект, чтобы его можно было считать системой, должен обладать четырьмя основными свойствами или признаками (целостностью и делимостью, наличием устойчивых связей, организацией и эмерджентностью).

Основные признаки систем

Целостность и делимость. Система - это прежде всего целостная совокупность элементов. Это означает, что, с одной стороны, система - целостное образование и, с другой - в ее составе отчетливо могут быть выделены целостные объекты (элементы). При этом следует иметь в виду, что элементы существуют лишь в системе. Вне системы это в лучшем случае объекты, обладающие системнозначимыми свойствами. При вхождении в систему элемент приобретает системнооп-ределенное свойство взамен системнозначимого. Для системы первичным является признак целостности, т. е. она рассматривается как единое целое, состоящее из взаимодействующих частей, часто разнокачественных, но одновременно совместимых.

Наличие устойчивых связей. Наличие существенных устойчивых связей (отношений) между элементами или (и) их свойствами, превосходящих по мощности (силе) связи этих элементов с элементами, не входящими в данную систему, является следующим атрибутом системы. Система существует как некоторое целостное образование, когда мощность (сила) существенных связей между элементами системы на интервале времени, не равном нулю, больше, чем мощность связей этих же элементов с внешней средой. Для информационных связей оценкой потенциальной мощности может служить пропускная способность данной информационной системы, а реальной мощности - действительная величина потока информации. Однако в общем случае при оценке мощности информационных связей необходимо учитывать качественные характеристики передаваемой информации (ценность, полезность, достоверность и т. п.).

Организация . Это свойство характеризуется наличием определенной организации, что проявляется в снижении энтропии (степени неопределенности) системы H(S) по сравнению с энтропией систе-моформирующих факторов H(F), определяющих возможность создания системы.

Эмерджентность . Эмерджентность предполагает наличие таких качеств (свойств), которые присущи системе в целом, но не свойственны ни одному из ее элементов в отдельности.

Наличие интегрированных качеств показывает, что свойства системы хотя и зависят от свойств элементов, но не определяются ими полностью. Отсюда можно сделать выводы:

1) система не сводится к простой совокупности элементов;

2) расчленяя систему на отдельные части, изучая каждую из них в отдельности, нельзя познать все свойства системы в целом.

Любой объект, который обладает всеми рассматриваемыми свойствами можно называть системой. Одни и те же элементы (в зависимости от принципа, используемого для их объединения в систему) могут образовывать различные по свойствам системы. Поэтому характеристики системы в целом определяются не только и не столько характеристиками составляющих ее элементов, сколько характеристиками связей между ними. Наличие взаимосвязей (взаимодействия) между элементами определяет особое свойство сложных систем -организованную сложность. Добавление элементов в систему не только вводит новые связи, но и изменяет характеристики многих или всех прежних взаимосвязей, приводит к исключению некоторых из них или появлению новых.

Понятие «черного ящика»

Одним из главных средств преодоления организованной сложности системы - это декомпозиция, т. е. деление системы на части (так называемые «черные ящики») и организация этих частей в иерархическую систему. Расчленение системы на соподчиненные части производится так, чтобы каждая часть содержала объекты, наиболее тесно связанные друг с другом. Следовательно, расчленение системы производится по слабым связям.

Декомпозиция является условным приемом, позволяющим в конечном итоге оценить степень сложности объекта и привести его к некоторым конечным элементам, анализ которых может быть выполнен известными методами. Будем считать, что элемент - это часть системы, дальнейшее разделение которого приводит к нарушению функциональных связей элемента и получению свойств выделенной совокупности, не адекватных свойствам элемента как целого.

Выгода в использовании «черных ящиков» заключается в том, что пользователю необходимо знать лишь вход и выход «черного ящика» и его назначение, т. е. выполняемую функцию, не вдаваясь в принципы работы и используемые алгоритмы. В обыденной жизни мы достаточно часто сталкиваемся с «черными ящиками» и охотно пользуемся ими. Например, мы используем принтер для подготовки документов, не зная, каким образом он производит перекодирование и печать информации. Мы можем заменить принтер на другой при поломке или на более современный, не будучи специалистами по техническому обеспечению. Идея организации «черных ящиков» в иерархические структуры взята человеком у природы. Все сложные системы Вселенной организованы в иерархии. И сама Вселенная включает галактики, звездные системы, планеты и т. д.

Иерархическая система

Если множество элементов объединено в систему по определенному признаку, то всегда можно ввести некоторые дополнительные признаки для разделения этого множества на подмножества, выделяя тем самым из системы ее составные части - подсистемы. Возможность многократного деления системы на подсистемы приводит к тому, что любая система содержит ряд подсистем, полученных выделением из исходной системы. В свою очередь, эти подсистемы состоят из более мелких подсистем и т. д.

Подсистемы, полученные выделением из одной исходной системы, относят к подсистемам одного уровня или ранга. При дальнейшем делении получаем подсистемы более низкого уровня. Такое деление называют иерархией (деление должностей на высшие и низшие, порядок подчинения низших по должности лиц высшим и т. п.). Одну и ту же систему можно делить на подсистемы по-разному - это зависит от выбранных правил объединения элементов в подсистемы. Наилучшим, очевидно, будет набор правил, который обеспечивает системе в целом наиболее эффективное достижение цели.

При делении системы на подсистемы следует помнить о правилах такого разбиения:

· каждая подсистема должна реализовывать единственную функцию системы;

· выделенная в подсистему функция должна быть легко понимаема независимо от сложности ее реализации;

· связь между подсистемами должна вводиться только при наличии связи между соответствующими функциями системы;

· связи между подсистемами должны быть простыми (насколько это возможно).

Число уровней, число подсистем каждого уровня может быть различным. Однако всегда необходимо соблюдать одно важное правило: подсистемы, непосредственно входящие в одну систему более высокого уровня, действуя совместно, должны выполнять все функции той системы, в которую они входят.

Управление любой организацией, производящей товары или оказывающей услуги, строится по иерархическому принципу. Деятельность по созданию товаров и услуг имеет место во всех организациях. Производство - это создание товаров и оказание услуг путем преобразования входа системы (необходимых ресурсов всех видов) в ее выход (готовые товары и услуги). На производственных фирмах деятельность по созданию товаров обычно очевидна. Ее результатом являются конкретные товары (например, станки или самолеты). В других организациях. которые не создают физические товары, производственные функции могут быть менее очевидны, скрыты от публики и каждого из покупателей. Например, это деятельность, которая осуществляется в банке, офисе аэролинии или колледже. Деятельность таких компаний называют сервисом. Управляющие производственной деятельностью принимают решения, которые необходимы для преобразования ресурсов в товары и услуги.

В иерархической системе, управления любая подсистема некоторого уровня подчинена подсистеме более высокого уровня, в состав которой она входит и управляется ею. Для систем управления деление системы возможно до тех пор, пока полученная при очередном делении подсистема не перестает выполнять функции управления. С этой точки зрения системой управления низшего иерархического уровня являются такие подсистемы, которые осуществляют непосредственное управление конкретными орудиями труда, механизмами, устройствами или технологическими процессами. Система управления любого другого уровня, кроме низшего, всегда осуществляет управление технологическими процессами не непосредственно, а через подсистемы промежуточных, более низких уровней.

Важным принципом построения системы управления предприятием является рассмотрение предприятия как системы с многоуровневой (иерархической) структурой (рис. 1.2). От звеньев, расположенных на более высоком уровне, идет поток управляющих воздействий, а информация о текущем состоянии объекта управления более низкого уровня поступает звеньям более высокого уровня. Рассматривая своеобразное «дерево» управления, можно отметить, что преимущество иерархической структуры управления состоит в том, что решение задач управления возможно на базе локальных решений, принимаемых на соответствующих уровнях иерархии управления.

Рис. 1.2. Иерархические системы управления предприятия

Нижний уровень управления является источником информации для принятия управленческих решений на более высоком уровне. Если рассматривать поток информации от уровня к уровню, то количество информации, выраженное в числе символов, уменьшается с повышением уровня, но при этом увеличивается ее смысловое (семантическое) содержание.

На современном уровне развития общества научно-технический прогресс в области материального производства и систем управления обеспечивает возможность концентрации и централизации значительных финансовых, материальных и других ресурсов. Эти возможности реализуются в индустриально развитых странах в виде создания межнациональных объединений (например, Европейский союз, объединяющий ряд европейских стран; дочерние фирмы, филиалы и предприятия крупных концернов во многих странах мира и т. д.). Преимуществом централизации является возможность направлять на реализацию решений крупные ресурсы, что позволяет решать сложные проблемы, требующие больших капиталовложений. В централизованной системе сравнительно легко обеспечить скоординированную, согласованную деятельность подсистем, направленную на достижение единых целей. Потери в отдельных частях системы компенсируются результатами работы других ее частей. Многоуровневая централизованная система обладает большой живучестью за счет оперативного перераспределения функций и ресурсов. Не случайно в армиях всех времен и народов строго соблюдается принцип централизации.

Вместе с тем централизация в системах большой размерности имеет свои недостатки. Многоуровневость и связанная с этим многократная передача информации с уровня на уровень вызывает задержки, снижающие оперативность оценки обстановки и реализации управленческих решений, приводит к искажениям как в процессе передачи информации, так и при ее обработке на промежуточных уровнях. В ряде случаев стремление подсистем к самостоятельности входит в противоречие с принципом централизации. В многоуровневых централизованных организационно-административных системах управления, как правило, присутствуют элементы децентрализации.

При рациональном сочетании элементов централизации и децентрализации информационные потоки в системе должны быть организованы таким образом, чтобы информация использовалась в основном на том уровне, где она возникает, т. е. надо стремиться к минимальной передаче данных между уровнями системы. В децентрализованных одноуровневых системах всегда выше уровень оперативности как при сборе информации о состоянии управляемой системы, оценке ситуации, так и при реализации принятых решений. Благодаря оперативному контролю за реакцией на управляющие воздействия снижаются отклонения от выбранной траектории движения к цели.

Степень централизации системы, которая определяется на основе установления соотношения взвешенных объемов задач, решаемых на смежных уровнях, служит в известном смысле мерой разделения полномочий между уровнями. Смещение основной массы решений в сторону вышестоящего уровня, т. е. повышение степени централизации, отождествляют обычно с повышением управляемости подсистем. Оно требует, как правило, улучшения переработки информации на верхних уровнях иерархии управления. Повышение степени децентрализации соответствует увеличению самостоятельности подсистем и уменьшению объема информации, перерабатываемой верхними уровнями.

Обычно высшие менеджеры многоуровневых систем разрабатывают стратегические решения, например, сколько моделей автомобилей должен производить каждый из заводов компании. Они не должны решать вопроса о типоразмерах и количестве каждой выпускаемой модели на каждом из заводов. Это относится к уровню тактических решении, которые принимаются заводскими менеджерами среднего звена управления. Заводской менеджер должен решить вопрос, сколько произвести и продать, сколько сохранить на складе готовой продукции (сезонный спрос) и сколько рабочих нанять или уволить. Операционное принятие решений осуществляется на производственном уровне начальниками цехов, которые определяют детальное планирование и производство. Этот иерархический подход, который должен включать и обратную связь, может и не обеспечить оптимальное решение, но он позволяет лучше и более своевременно управлять производственным процессом.

Структура систем управления в народном хозяйстве строится по отраслевому или территориальному принципу. Отраслевой принцип применяется в тех случаях, когда речь идет о сложных, специфических видах производства, проектирования и строительства, о развитии и внедрении научных исследований в производство определенного типа. По территориальному принципу построены органы государственного административного управления.

Управляющие системы

Любой процесс в природе (физический, химический, социальный, мыслительный и т. п.) развивается и протекает по некоторым присущим ему закономерностям, Однако в силу всеобщей связи между явлениями в природе на него воздействуют другие процессы и он сам воздействует на эти процессы. В результате таких воздействий происходят различные отклонения от первоначального развития процесса, т. е. он протекает по более сложным закономерностям. Внешние воздействия на процесс можно разделить на случайные и управляющие. Случайные воздействия не преднамерены. Управляющие воздействия специально предназначены для изменения хода того процесса, на который они направлены.

Совокупность управляющих воздействий, направленных на то, чтобы действительный ход процесса соответствовал желаемому, называют управлением . Таким образом, управление предполагает, что существует некоторый орган, систематически или по мере необходимости вырабатывающий управляющие воздействия. Такой управляющий орган принято называть системой управления. Управление обычно осуществляется через исполнительные органы, которые и изменяют действительный ход процесса. Управление должно быть целенаправленным. Управляющие воздействия должны быть скоординированы между собой, а не носить случайного характера, при котором не исключена возможность воздействий, прямо противоположных друг другу.

Управление предполагает наличие управляемого объекта или группы объектов (живой организм или его часть, отдельный механизм или технологическая установка, предприятие или отрасль народного хозяйства и т. д.). Кроме управляемого объекта должен существовать некоторый управляющий орган, вырабатывающий управляющие воздействия, направленные на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в соответствии с имеющейся программой или целью управления. Процесс управления - это целенаправленное воздействие управляющей системы на управляемую, ориентированное на достижение определенной цели и использующее главным образом информационный поток. Оптимальное управление заключается в выборе наилучших управляющих воздействий из множества возможных с учетом ограничений и на основе информации о состоянии управляемого объекта и внешней среды.

В системах административного или организационного управления управляющее воздействие заключается в принятии решений в процессах планирования и оперативного управления, реализуемых на более низших уровнях управления, а также в контроле за реализацией принятых решений. Людей, выполняющих эти функции, называют администраторами или руководителями. (За рубежом применяют термины manager - руководитель, управляющий и management - административное управление в отличие от control -управление в производственных системах.)

В производственных системах человек с помощью технических средств, которыми он манипулирует, непосредственно управляет технологическим или производственным процессом. Человека, осуществляющего такое управление, называют оператором, а систему, составным элементом которой является оператор, называют эргатической (эргатив - действующее лицо, деятель).

Администратор получает и передает информацию в виде различных документов, в ходе переговоров с другими людьми, через системы ЭВМ и т. д. Оператор, как правило, получает сведения о состоянии управляемой системы в форме, представленной различными техническими средствами отображения информации - цифровыми и графическими табло, пультами со стрелочными, цифровыми и индикаторными приборами, средствами звуковой сигнализации. Принятые решения оператор реализует, воздействуя на производственный процесс, используя технические средства управления. Процесс принятия решений оператором гораздо легче формализуем, чем для администратора. Наборы возможных ситуаций и применяемых решений для оператора обычно четко очерчены; во всяком случае, они значительно же, чем у администратора.

При синтезе эргатических систем в единую систему управления используют сочетания аналитических и неформальных методов. Аналитическими методами определяют функциональную структуру синтезируемой системы, постановку задач и методы их решения. Неформальные методы используют при распределении функций между человеком и техническими средствами, определении роли и функциональных обязанностей человека. Задачи эти взаимосвязаны, поэтому их решают параллельно или путем последовательных приближений.

В деятельности крупных фирм (в особенности транснациональных корпораций, представляющих собой комплексы большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих предприятий, расположенных в разных странах) передача информации является непременным и первостепенным фактором нормального функционирования фирмы. При этом особое значение приобретает обеспечение оперативности и достоверности сведений. Для многих компаний внутрифирменная система информации решает задачи организации технологического процесса и носит производственный характер. Это касается, прежде всего, процессов обеспечения предприятий продукцией, поступающей по кооперации со специализированных предприятий по внутрифирменным каналам. Здесь информация играет важную роль в предоставлении сведений для принятия управленческих решений и является одним из факторов, обеспечивающих снижение издержек производства и повышение его эффективности. Особое значение имеет прогнозирование рыночных процессов.

Потребность в управлении возникает в том случае, когда необходима координация действий членов некоторого коллектива, объединенных для достижения общих целей: обеспечение устойчивости функционирования или выживания объекта управления в конкурентной борьбе, получение максимальной прибыли, выход на международный рынок и т. п. Цели сначала носят обобщенный характер, а затем в процессе уточнения они формализуются управленческим аппаратом в виде целевых функций.

Похожая информация.

Системные признаки, свойства, характеристики. Основные положения системного анализа. Особенности анализа редких событий Системное мышление и управление. Эффективность функционирования и развития систем. Основные принципы системного управления. Энтропийные закономерности.

СИСТЕМНЫЕ ПРИЗНАКИ, СВОЙСТВА, ХАРАКТЕРИСТИКИ

Общесистемные закономерности - это закономерности, характеризующие принципиальные особенности построения, функционирования и развития сложных систем.

Поскольку не существует достаточно корректного определения системы, анализ различных системных понятий показывает, что существует несколько основных признаков, свойств и характеристик, которыми должен обладать объект или явление, чтобы их можно было считать системой .

Прежде всего, это признаки целостности и членимости. Основным здесь является признак целостности, так как система рассматривается как единое целое, состоящее из взаимодействующих и (или) взаимосвязанных элементов.

Целостность - первичность целого по отношению к частям, появление у системы новой функции, нового качества, органично вытекающих из составляющих ее элементов, но не присущих ни одному из них, взятому изолированно. Под целостностью понимают внутреннее единство и принципиальную несводи- мость свойств системы к сумме свойств составляющих ее элементов. Целостная система определяется как множество элементов {к R с фиксированным свойством R

S - предикат «...быть системой*.

Наличие це,юстности подразумевает, что изменение состояния любого элемента системы оказывает воздействие на другие элементы и может вести к изменению состояния всей системы. Поэтому часто невозможно провести декомпозицию системы так, чтобы не потерять ее интегративных свойств.

• Ко второй группе относятся признаки наличия устойчивых связей (отношений) между элементами системы, превосходящих по своей силе (мощности) связи этих элементов с элементами, не входящими в данную систему. Следует учитывать, что среди любых связей главные - системообразующие. Их формирование определяет интегративные свойства системы, ее специфику. При этом отдельные свойства ряда элементов могут усиливаться, а другие подавляться. Однако степень подавления, как правило, никогда не бывает полной, в связи с чем при формировании системы возникают не только «полезные» функции, обеспечивающие эффективность большинства состояний и сохранение качественных особенностей, но и дисфункции, негативно влияющие на функционирование системы. Но с системных позиций определяющими являются лишь существенные связи, определяющие интегративные свойства.
• Третья группа признаков определяет наличие интегративных свойств (качеств), присущих системе в целом, но отсутствующих у элементов. Интегративные свойства обусловливает тот факт, что свойства ее, несмотря на зависимость от свойств элементов, не определяются ими полностью. Интегративное свойство - это то новое, что формируется при согласованном взаимодействии объединенных в структуру элементов и чем элементы до этого не обладали.

Возникновение новых качеств (связей, свойств) при объединении элементов в подсистемы, а подсистем в систему носит название эмерджентности.

Эмерджентность - степень несводимое™ свойств системы к свойствам элементов, из которых она состоит. Это свойство, обусловливающее появление новых качеств, не присущих элементам, входящих в состав системы. Сущность эмерджентности заключается в накоплении и усилении одних свойств компонентов одновременно с нивелированием, ослаблением и скрытием других свойств за счет их взаимодействия. Поэтому оказывается невозможным предсказать свойства системы в целом, разбирая и анализируя ее по частям.

Каждый элемент системы к , как правило, обладает совокупностью собственных свойств (состояний , режимов функционирования , поведенческих возможностей и т.п.) О Однако количество свойств системы N всегда больше, чем сумма свойств отдельно взятых элементов 0 этой системы. При этом у системы появляется

новых, особых системных свойств, обеспечивающих ее целостность (интегра - тивность) - внутреннее единство и несводимое™ свойств системы к сумме свойств, составляющих се элементов. Хотя свойства сложных систем не сводятся к сумме свойств элементов, они имеют важную особенность своего развития: элементы их с течением времени приобретают все более специализированные функции при одновременном возрастании целостности и устойчивости исходной системы. Этим тоже определяется наличие интегративных свойств (качеств), присущих системе в целом.

Одним из системных признаков является неаддитивность , поскольку свойства изучаемого объекта невозможно свести к свойствам его частей, а также вывести только на их основании.

Неаддитивность - принципиальная несводимое™ свойств системы к сумме свойств состаатяющих её компонентов. Поэтому попытка оценить эффективность системы Э с в виде суммы взвешенных частных эффективностей ее компонентов Эi является грубым приближением и справедлива только для вырожденной системы, распавшейся на отдельные элементы. Только тогда становится справедливым равенство, определяющее физическую аддитивность".

к(- нормированные коэффициенты, учитывающие «вклад» каждого /-го компонента в эффективность системы -

Четвертая группа - это признаки, характеризующие наличие в системе определенной организации , что проявляется в снижении неопределенности (энтропии), охватывая только те свойства элементов, которые связаны с процессами сохранения и развития целостности, т.е. существования системы. Организация возникает в том случае, когда между элементами (объектами, явлениями) возникают закономерные устойчивые связи или (и) отношения, актуализирующие одни свойства элементов и ограничивающие другие. Организация проявляется в структурных особенностях системы, сложности, способности развития и сохранения системы. Организованность системы является более высокой ступенью ее упорядоченности. Для повышения организованности и самоорганизации необходимо извне или изнутри (из подсистем) получить дополнительную энергию и негэнтропию.

Свойство системы определяет ее отличие или сходство ее с другими системами, проявляющееся при их взаимодействии.

Характеристика - то, что отражает некоторое свойство системы.

Свойства системы порождаются ее структурными закономерностями. В зависимости от вида организации из комбинации элементов и их связей можно образовать различные структуры.

В хорошо организованной системе взаимодействия структурных элементов /ь h> > tm системы S взаимосогласованы, целенаправленны и синхронизированы на достижение общей цели. Потенциал 0(5) такой системы больше суммы потенциалов всех составляющих элементов (подсистем)

Таким образом, структурные закономерности это наиболее общие закономерности, которые порождают свойства системы как целого.

Одним из основных системных свойств является иерархическое строение системы. Ото связано с потенциальной членимостью системы и наличием для каждой системы многообразия связей и отношений. Иерархическое строение может быть присуще и отношениям (связям), так как они тоже могут быть разложены на элементарные, и на этой основе сформирована система более низкого уровня. В результате система выступает как сложное иерархическое образование, в котором выделяются различные уровни и типы взаимосвязей.

Иерархия - принцип структурной организации многоуровневых систем, состоящий в упорядочении взаимодействий между уровнями и предусматривающий подчиненность системы надсистеме (гиперсистеме) и подсистемы - системе. При этом каждый компонент системы может рассматриваться как система (подсистема) более широкой глобальной системы. Цель каждого элемента нижнего уровня - подчинение цели более высокого уровня. Только тогда сложная иерархическая система может функционировать как единое целое. На рис. 3.1 схематично представлена иерархическая система, в которой подлежащие детальному исследованию системы A t А 2 , А$ входят в надсистсму (гиперсистему) D. Система А состоит из трех подсистем В { , В 2 , By Если исследователя заинтересуют характеристики одной из подсистем, например, В } то уже В будет исследуемой системой, y-fi - ее надсистемой (гиперсистемой), a Q, С2, С3 - подсистемами.

Рис. 3.1.

В результате иерархического строения появляется возможность последовательного включения систем более низкого уровня в системы более высокого уровня. Иерархия систем хорошо иллюстрируется древовидными структурами теории графов. Понятие уровень употребляется в нескольких значениях.

Во-первых, уровень трактуется в организационном плане.

Например, уровень организации работ Системного оператора (ЦДУ) по типам решаемых задач существенно отличается от задач, решаемых на уровне РДУ и уровне диспетчерских служб потребителей.

Во-вторых, уровнем фиксируется определенная общность законов функционирования, единство пространственно-временной топологии построения компонентов системы. С этих позиций любой производственный объект может рассматриваться на технологическом, информационно-управленческом, экономическом, социальном или иных уровнях. Уровни такого типа принято называть стратами. Стратифицированное представление можно использовать как средство последовательного углубления представлений о системе, ее детализации. Идея стратификации и Si с заданными на них отношениями R и /?2 считаются изоморфными, если:

а) их элементы попарно взаимооднозначно соответствуют друг другу;

б ) если некоторое подмножество элементов первой системы связано отношением /?!, то подмножество соответствующих элементов второй системы связано отношением Ri и наоборот.

Например. между элементами Х, *2 и у у, У 2 первой системы Si существуют отношения R. Аналогично во второй системе Si соотносятся Rj соответствующие им элементы (рис. 3.4, а).

Рис. 3.4.

Наличие изоморфизма двух анализируемых систем и Si означает, что если система S является изоморфной системе Si, то S может рассматриваться как

модель M(S) системы Si и наоборот. Тогда изучение свойств системы 5*2 сводится к изучению свойств модели системы S - M(S{) или к использованию ее известных свойств.

Например, изоморфной является структура радиальной электрической сети, обеспечивающая питание группы разнородных потребителей.

Практика показывает выполняется некоторое отношение R t то для соответствующих элементов второй системы выполняется соответствующее отношение Ri (рис. 3.4, б).

При гомоморфизме аналогия между двумя системами меньше, чем при изоморфизме, сходство с оригиналом неполное, а реальная система может иметь различные гомоморфные ей модели. Таким образом изоморфизм является частным случаем гомоморфизма.

Такие показатели, как количество элементов (объем оборудования), составляющих систему; структура связей между ними; квалификация персонала, осуществляющего создание системы, ее монтаж, наладку, эксплуатацию; удобство эксплуатации и т.п. уже дают интуитивное представление о сложности системы , которая является одной из основных системных характеристик. Объективная характеристика сложности системы зависит от качественных и количественных различий компонентов и связей системы (ее разнообразия).

Сложность:

• 1) относительное понятие, зависящее от уровня исследования (анализа) системы;
• 2) характеристика системы, нелинейно зависящая от множества составляющих ее элементов (подсистем), качественных различий между ними, количества, вида и формы связей;
• 3) свойство, обусловленное внутренней закономерностью системы, которое определяет ряд наиболее существенных ее параметров, включая пространственную структуру и свойства протекающих в этой структуре процессов.

Сложные системы нельзя описать на языке простых законов. Сложность в большей степени зависит от разнообразия элементов и связей, чем от их количества. Число элементов, сила межэлсментных связей, их локализация могут неконтролируемо меняться, что делает поведение сложных систем плохо предсказуемым. Опыт наблюдения за реальными объектами показывает, что они функционируют в условиях действия большого количества случайных факторов. Поэтому предсказание поведения сложной системы может иметь смысл только в рамках вероятностных категорий. Для ожидаемых событий могут быть указаны лишь вероятности их наступления, а относительно целого ряда величин приходится анализировать законы распределения, средние значения, дисперсии и другие вероятностные характеристики.

Для изучения процесса функционирования каждой конкретной сложной системы с учетом случайных факторов необходимо иметь достаточно четкое представление об источниках случайных воздействий и надежные данные об их количественных характеристиках. Поэтому расчету или теоретическому анализу, связанному с исследованием сложной системы, предшествует накопление статистического материала, характеризующего поведение отдельных элементов и системы в целом в реальных условиях эксплуатации.

В большинстве исследований различают:

• - структурную, или статическую сложность, определяемую структурой и связностью элементов и подсистем;
• - динамическую сложность (сложность поведения) системы во времени;
• - эволюционную сложность (сложность развития), включающую качественно различные состояния, стадии, фазы, этапы и уровни развития системы.

Сложность системы определяет и нелинейность се переменных параметров, структуры, связей. Нелинейность приводит к тому, что многие переменные зависят не только от времени, но и являются функциями других переменных, влияют друг на друга. Поэтому одна из задач оптимизации системы - достижение максимальной организованности при той же сложности или уменьшение сложности при данном уровне организованности. В процессе познания любой системы необходимо ставить вопросы, яатяющиеся критериальными парами, взаимосвязи которых представлены на рис. 3.5.

Рис. 3.5.

Система, состоящая даже из относительно небольшого количества элементов способна обладать большой динамической сложностью. Следует учитывать, что появление даже одного дополнительного элемента может привести к созданию множества дополнительных связей. Причём добавление каждого последующего элемента увеличивает количество связей в большей степени, чем при добавлении предыдущего.

Например, имеется два элемента А и В. Здесь возможны только две связи и два направления (рис. 3.6, а).

Добавление ещё одного элемента С увеличивает число возможных связей до 6 (рис. 3.6, 6 ). Если два элемента А и В вступают в коалицию, и она начинает влиять на С, то число связей увеличивается до 8 (рис. 3.6, в). А если таких коалиций может быть 3 (АВ, АС, ВС), то число связей достигнет 12.

Формальное понятие сложности можно представить следующим образом.

Пусть имеется п типов элементов и к - число элементов каждого типа. Для каждого типа элементов методом экспертных оценок или интуитивно (с учетом накопленного опыта) устанавливается величина сложности элемента, измеряемая некоторым числом sy. Тогда сложностью s системы, состоящей из элементов со сложностью Sj (/" = 1, 2, я), будем называть величину

kj (j - [, 2, m) - число элементов /-го типа, входящих в систему.

Рис. 3.6.

Так как при наличии пк = L элементов в системе максимальное число связей между ними N = L(L -1), то при достаточно большом L число фактических

связей - N При этом относительное число реализованных связей а = .

Тогда сложность системы оценивается как

где

v - коэффициент, учитывающий сложность связей по сравнению со сложностью элементов системы.

Есть немало предложений по представлению большой технической системы в виде «черного ящика». Однако еще С. Лем 1 в «Сумме технологии» отмечал: черный ящик нельзя запрограммировать с помощью алгоритма.

Алгоритм:

• 1) раз и навсегда составленная программа действий, в которой все заранее предусмотрено;
• 2) точное, воспроизводимое, поддающееся исполнению предписание, определяющее - шаг за шагом, - каким путем надлежит решать поставленную задачу.

Имея алгоритм некоторого процесса, можно исследовать - в заданных границах - все последовательные фазы, все этапы этого процесса.

Применительно к очень сложным системам подобное исследование невозможно. Черный ящик, как очень сложная система, не поддается описанию; алгоритм его никому неизвестен и не может быть известен, его действия имеют вероятностный характер, и, значит, поставленный дважды в одну и ту же ситуацию, он вовсе нс обязан поступать одинаково. Кроме того - и это, наверное, самое важное, - черный ящик есть машина, которая учится на собственных ошибках в процессе предпринимаемых ею конкретных действий.

1 Лем С. Сумма технологии. М.: Изд-во ACT; СПб.: Terra Fantastica, 2002. 668 с.

Реальная сложность проблемы не позволяет замкнуться и в вероятностных схемах. Даже там, где имеются системы с высокой степенью организации, весьма малые структурные изменения могут вызвать значительные перемены, далеко не всегда сопровождающиеся положительными последствиями. Поэтому можно отметить, что простых систем в действительности не существует. Однако на практике этой сложностью можно пренебречь, если она не влияет на то, что нас интересует. В современной теории систем эта процедура называется - выделение уровня исследования : исследователь переходит от исходной системы, имеющей бесконечно сложную структуру, к модели , структура которой содержит ограниченное число связей и переменных. Все исследование сводится к выявлению существенных перемешцдх и одновременному (научно обоснованному) отбрасыванию несущественных.

Одной из характеристик сложности может быть способность системы к самоорганизации.

Самоорганизация - свойство системы изменять свою внутреннюю структуру и функцию для адаптации к воздействию окружающей среды. Самоорганизация связана с образованием новой структуры и снижением энтропии системы. Порядок в системе может поддерживаться не только управлением из единого центра, а и с помощью самоорганизации.

Самоорганизующиеся системы делают возможной адаптацию к окружающей среде, и именно такие системы гибки и устойчивы к возмущениям внешних условий. Самоорганизация выражается в возможности прогнозировать изменения структуры и функций системы при выборе цели с адаптацией к окружающей среде и выполнять управление с определенной целью. В самоорганизующихся системах фиксируется опыт о прошлом, настоящем и возможном будущем, как системы, так и окружающей среды. На основании этих знаний формируются прогнозы будущего, которые определяют стратегические цели и траектории движения к ним. Самоорганизующиеся системы наследуют «родовые признаки» и приобретают новые свойства, адекватные изменениям внешней среды, в том числе путем мутации, что свидетельствует о творческой сущности природы в се эволюции.

Основоположниками современной теории самоорганизации систем считаются лауреат Нобелевской премии И. Пригожий и Ю А. Урманцев, которыми показано, что только в диссипативных системах возможно возникновение новых структур и, следовательно, самоорганизация. Основным признаком диссипатив- ности системы и ее самоорганизации является необратимость процесса, происходящего в системе.

Если система физическая, то благодаря диссипации (рассеянию энергии или переходу энергии движения в тепловую) процессы, происходящие в ней, необратимы.

Если система социальная, экономическая и т.п., в ней не вводится классическое понятие энергии. Необратимость происходящего в таких системах процесса - условна. Диссипативность в них понимается в более широком смысле, чем простое рассеяние энергии, а именно как свойство, отвечающее за необратимость происходящих процессов. С этой точки зрения рассеяние энергии (диссипация) - частное проявление данного свойства в физических системах.

Необратимость процесса является главным свойством самоорганизации системы, так как только при необратимых процессах, происходящих в системе, возможна ее самоорганизация и снижение энтропии. В обратимых процессах, характерных для консервативных систем, самоорганизация невозможна, и энтропия всегда постоянна или растет.

Рассмотрим систему А , взаимодействующую с внешней средой и выполняющую возложенную на ее функцию. Другая система - В контролирует качество работы системы А, путем оценки тех воздействий, которые внешняя среда оказывает на систему А. Если воздействия внешней среды на систему А находятся в допустимых пределах, зафиксированных в памяти системы В, она выдает подтверждающий сигнал. В противном случае система В вырабатывает команды, способные изменять значения параметров некоторых элементов и (или) структуру за счет разрыва некоторых связей или включения новых, отключения ненужных в данный момент или включения резервных элементов системы А. Процесс последовательного изменения свойств системы А заканчивается попаданием воздействий внешней среды уже в допустимые пределы параметров функционирования системы А. Это означает, что качество работы системы А удовлетворяет заданным требованиям, и свойства ее не подлежат дальнейшему изменению до тех пор, пока условия внешней среды вновь не выйдут за допустимые пределы, тогда процесс управления продолжится.

Такой подход позволяет объединить системы А и В в единую систему. Если в этой новой системе процессы последовательного изменения свойств, параметров, показателей за конечное время приводят к тому, что воздействия внешней среды попадают в допустимые пределы, то эта система называется самоорганизующейся. Другими словами, самоорганизующимися называют такие системы, которые за счет изменения своих свойств обладают способностью устойчиво сохранять характер взаимодействия с внешней средой, несмотря на возможные изменения внешних и внутренних факторов.

Одним из условий существования любой системы является ее устойчивость к возмущающим воздействиям, которым она постоянно подвергается. Термин устойчивость, как и многие другие термины теории систем многозначен и представляется в нескольких редакциях в зависимости от вида системы и ее состояния, цели исследования и других факторов и параметров.

Устойчивость:

• 1) способность системы сохранять динамическое равновесие со средой как способность к изменению и адаптации;
• 2) способность системы реагировать на возмущения внутренних и внешних параметров, сохраняя одно и то же, или близкое к нему состояние (поведение), на протяжении определенного периода времени;
• 3) способность системы самостоятельно поддерживать свой гомеостазис.

Увеличение устойчивости иногда прямо связано с увеличением сложности

системы (общего числа элементов и их резервированием), усложнением реакции на возмущения. Для ясности изложения вводятся понятия классической (по A.M. Ляпунову !) и структурной устойчивости. Первое используется в задачах исследования результатов внешних воздействий на фиксированные системы, второе - для выявления качественных изменений в траекториях движения (поведении) системы при изменениях ее структуры.

В функционировании и трансформации нелинейных систем с неустойчивым равновесием (или в области неустойчивого равновесия) важную роль играют случайные события. При этом даже ничтожное по своему значению и величине событие из-за положительной нелинейной обратной связи может вызвать существенные и неожиданные по своей эффективности воздействия (часто отрицательные) на систему. В точках бифуркации начинается процесс ветвления возможных

1 Александр Михайлович Ляпунов (1857-1918) - русский математик и механик, академик Петербургской АН, в фундаментальной работе «Общая задача об устойчивости движения» он всесторонне рассмотрел проблему устойчивости движения систем с конечным числом степеней свободы.

путей развития системы, прогноз хода которого с достаточной точностью невозможен. Эти вопросы находят отражение в «теории хаоса».

Часть параметров системы являются системными (основными, жизненно важными). Они могут быть не только количественными, но и качественного характера. От их значения зависит ответ на вопрос: возможно ли длительное, устойчивое существование системы, ее живучесть , сохранение ее гомеостаза.

Гомеостаз - функциональное состояние системы, при котором обеспечивается поддержание динамического постоянства в допустимых пределах жизненно важных функций и параметров системы при изменениях внутренней и внешней среды. Он сохраняет жизненно важные функции и параметры, поддерживая тем самым существование самой системы с интегративными свойствами. Предполагается, что гомеостаз достигается за счет действия систем управления. В более широком смысле можно говорить о наличии гомеостаза при резервировании элементов системы.

Влияние изменения жизненно важных параметров на систему неодинаково и зависит от множества факторов внешнего (состояние среды, связи с другими системами) и внутреннего (диапазон изменений параметров) характера. Как уже отмечалось (раздел 2), последовательная смена состояний системы, связанная с изменением параметров режима и (или) параметров системы во времени, определяет ее поведение.

Пример. Определим (рис. 3.7) область допустимого изменения общесистемного параметра X как {а, 0}.

Рис. 3. 7.

Пока его значение не выходит за пределы а X

При выходе X за пределы области системного гомеостаза (пунктир на рис. 3.7) система утрачивает свое интегративное качество, и по определению при / > *5 перестает существовать. Однако критические значения частных компонент общесистемного параметра X могут принимать значения {у > а, 6 частичного гомеостаза у X X или 5 X 0 система обычно переходит в новое качественное состояние, но не прекращает существовать как целое. Это происходит в диапазонах времен {/,/ 2 } и {/ 3 ,/ 4 }.

Приближение системных параметров к предельно допустимым значениям (области А и В на рис. 3.7) может порождать ситуацию системного кризиса - стадии жизни системы, когда длительное дальнейшее функционирование системы оказывается под вопросом.

Системный кризис может привести к распаду, разрушению и даже прекращению существования системы, если вовремя не принять соответствующие меры. Здесь система вступает в зону бифуркации и будущее ее состояние становится непредсказуемым. Под влиянием малейших флуктуаций даже какого-либо одного фактора, внутреннего или внешнего, она может начать процесс случайного движения в нескольких альтернативных направлениях, крайние из которых - возврат в нормальное состояние или прекращение существования.

В качестве иллюстрации на рис. 3.8 приведены траектории движения системы с точками возможной бифуркации .

Рис. 3.8.

Под действием ряда факторов в некоторой точке р, происходит разветвление траектории движения системы. В этой точке система сама принимает решение и случайным образом выбирает новое направление своего дальнейшего движения до следующей точки бифуркации pj+. Там снова происходит выбор и процесс повторяется. Точно предсказать моменты бифуркаций и результаты выбора направления движения невозможно ни при каком сколь угодно глубоком и полном знании системы, ни при каком сколь угодно длительном наблюдении за ее поведением.

Особый вид кризисов представляют собой внезапные, резкие, лавинообразные изменения параметров систем из-за дезорганизующих внешний воздействий или внутренних противоречий. Сущность любого скачкообразного преобразования заключается в таких резких изменениях отдельных структурных элементов системы (или системы в целом), которые приводят к внезапному изменению путей ее дальнейшего развития. Некоторые формы таких скачков рассматриваются как катастрофы (штрих-пунктир на рис. 3.7).

Лавинообразный процесс (рис. 3.9) обусловлен накоплением факторов (энергии) деградации еще до возникновения «взрыва*. Постоянно накапливаемая энергия деградации образует негативный фон Э Н ф. После превышения энергией деградации значения Э Н фл при / л происходит интенсивное, лавинообразное развитие процесса, которое в момент / в достижения величины Э Н ф„ приводит к катастрофе («взрыву*). Частным случаем развитием лавинообразного процесса является экспоненциальный рост , который обладает характерным свойством, называемым «время удвоения *. Время удвоения - интервал, за который происходит удвоение значения соответствующей переменной величины системы.

Катастрофа, «взрыв»

Пороговое значение энергии деградации

Рис. 3.9. Развитие лавинообразного процесса за счет накопления негативного фона деградации

Пример. Экспоненциальный рост нагляден при сравнении его с некоторым пределом. Предположим, что один из системных параметров, начиная со значения Я - 0,1. удваивается каждый год (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Кризисный уровень этого системного параметра примем П кр = 10,0. Быше его конфликтные взаимодействия между его ростом и принятым ограничением становятся существенными. Для более наглядной иллюстрации при построении зависимости Я(/) масштаб следует выбирать так, чтобы кризисный уровень находился примерно на середине вертикальной оси, поскольку при этом наглядно видно крутизну кривой и «взрывной* характер процесса.

Если внутри системы наблюдается напряженное состояние, то достаточно появления спускового (три герного) механизма , способного перевести систему в другое состояние. В зависимости от величины напряженности требуется разный уровень спускового механизма для освобождения внутренней энергии системы и ее преобразования.

Примерами развития аварийных лавинообразных процессов в электроэнергетике, приводящих к нарушению ее устойчивости, являются «лавина напряжения» и «лавина частоты*.

Чтобы остановить любой лавинообразно развивающийся процесс необходимо выполнить четыре основных условия:

• 1) уменьшить рост (снижение) определяющего системного параметра;
• 2) уменьшить время нахождения определяющего параметра в критических областях А и В (см. рис. 3.7);
• 3) повысить вероятность результативного воздействия на определяющий параметр при приближении к области системного гомеостаза а р (см. рис. 3.7);
• 4) эффективно прогнозировать поведение определяющего параметра.

В эволюции развития сложных систем существенную роль играет системная интеграция. Она основана на механизме отбора, сохраняющем, координирующем и усиливающем те связи и отношения, которые увеличивают структурное и функциональное соответствие элементов системы, разрушая и ослабляя неустойчивые соотношения. При этом наблюдается совершенствование организации системы и ее структуры, что, как правило, сопровождается изменением (часто увеличением) количества элементов и разнообразия связей с окружающей средой. Такое явление представляется как системный прогресс.

Системный прогресс характеризуется возникновением структурных и функциональных изменений, ведущих к совершенствованию организации системы. Он состоит в увеличении количества полезной информации, заключенной в ее структуре и может сопровождаться усложнением организации, хотя процесс развития социальных структур, научных теорий часто приводит к их упрощению. Однако в целом продвинутые системы в виде современных технологий, экономики, общественных структур обычно становятся сложнее.

Резюмируя приведенные рассуждения, отметим, что изучаемый объект представлен в данном исследовании как система, если он идентифицируется по признакам членимости, целостности, связанности и неаддитивности, а само исследование относится к классу системных, если оно процедурно строится без нарушения положений этих признаков.

Объектные и формальные системы

Понятие «система» может рассматриваться в качестве уточнения и конкретизации понятия «сложное». Альтернативой понятию «сложное» является понятие «простое». Он применяется к тем сущностям, в отношении которых неприменимы вопросы: «Из чего состоит?» или «Как устроено?». Простое не состоит из чего-либо и никак не устроено – это конечный уровень проникновения вглубь строения. Другими словами, простое – исходные «кирпичи», из которых складывается нечто сложное. Для обозначения этих исходных простейших сущностей будем использовать термин объект.

Объект – простейшая составляющая сложного объединения, обладающая следующими качествами:

• в рамках данной задачи он не имеет внутреннего устройства и рассматривается как единое целое;
• у него имеется набор свойств (атрибутов), которые изменяются в результате внешних воздействий;
• он идентифицирован, т.е. имеет имя (название).

Комментарии к определению:

1. «…в рамках данной задачи…» означает, что одна и та же сущность в одних задачах может рассматриваться в качестве простой (т.е. объекта), а в других – нет. Например, отдельное предприятие в рамках экономики государства может считаться простым элементом, т.е. объектом, с некоторым набором параметров, для государства существенных: характер и объем выпускаемой продукции, местонахождение, потребности в ресурсном обеспечении, количество работников и т.д. При этом не включается в рассмотрение структура производства, количество производственных помещений, личности руководителей, цвет знаний и пр. В другой же задаче, где требуется найти оптимальную схему производства конкретного предприятия рассматривать его как простой элемент, безусловно, нельзя. Проникновение вглубь устройства чего-либо, вообще говоря, безгранично, поэтому всегда приходится останавливаться на некотором «уровне простоты», который приемлем для данной задачи. Таким образом, отнесение каких-то составляющих сложного объединения к объектам есть ни что иное, как упрощение реальной ситуации, т.е. моделирование. Объект – модельное представление. Выделение объектов из составляющих сложного объединения производится на этапе построения модели при решении практической задачи.

2. Объекты, безусловно, могут обладать свойствами. Понятие свойства определим следующим образом:

Свойством (атрибутом) называется качество объекта, для которого установлена мера; сама мера называется значением атрибута.

Наличие меры означает, что, во-первых, имеется качественная или количественная шкала, в соответствии с которой атрибуту приписывается значение (величина); во-вторых, определен порядок соотнесения атрибута с этой шкалой (порядок измерения). Например, цвет объекта мы определяем по качественной шкале с использованием градаций «красный», «черный», «зеленый» и пр., относя цвет к определенной части спектра; соотнесение со шкалой в данном случае производится по субъективному восприятию и, следовательно, не является строгим и однозначным, т.е. необъективно. Другим подобным примером является отметка, которую преподаватель выставляет учащемуся; отметку можно считать атрибутом знаний, отнесенным к принятой шкале («2», «3», «4», «5»); поскольку процедура измерения не определена однозначно, значение атрибута также необъективно. Примерами объективной (т.е. одинакового для всех) установки значения атрибута является определения меры нагретости тела посредством термометра или размеров тела посредством линейки – в обоих случаях имеется шкала, позволяющая однозначно охарактеризовать атрибут количественно. Даже из приведенных примеров видно, что свойства объекта могут определяться различными величинами: цвет задается словом, школьная отметка – целым числом, температура и длина – числом вещественным. Таким образом, мы приходим к необходимости использования различных типов величин (типов данных) для описания свойств объекта.

3. Набор свойств объекта будем называть состоянием , или полем свойств . В поле свойств выделяются две составляющие: свойства индивидуальные и общие. К индивидуальным свойствам относятся те, которые выделяют данный объект из множества ему подобных. Например, если в качестве объектов рассматривать автомобили одной марки, то индивидуальными атрибутами оказываются цвет, год выпуска, пробег. К общим свойствам относятся те, которые обеспечивают принадлежность данного объекта к некоторому множеству ему подобных. В приведенном примере общим свойством является марка автомобиля.

Класс – это множество объектов, обладающих одним или несколькими одинаковыми атрибутами; эти атрибуты называются полем свойств класса.

Класс – это механизм группировки и предоставления свойств. Свойство распространяется через класс.

Среди атрибутов объекта всегда имеются те, которые определяют характер его связей (взаимодействия) с другими объектами и, следовательно, оказываются существенными для объединения объектов; и, наоборот, часть атрибутов объекта для объединения может быть несущественной. Например, учебная группа объединяет людей, поступивших в одно время в данное учебное заведение; несущественными оказываются рост, цвет глаз и волос и прочие индивидуальные качества.

4. Свойства объекта могут изменяться с течением времени. Изменение свойства – это процесс. Любой процесс имеет причину («движущую силу»). Для объекта причины протекающих процессов могут быть только внешними по отношению к нему, поскольку, согласно определению, внутреннее устройство и, соответственно, какие-либо внутренние воздействия и причины, у объекта отсутствуют. Внешние воздействия (причины) могут носить постоянный (непрерывный во времени) характер (например, притяжение к Земле) или быть дискретными – в этом случае их называют событиями (например, толчок тела или поступление порции информации). Реакцией объекта на внешнее воздействие является изменение его свойств.

5. Важной характеристикой процесса является его скорость протекания, т.е. изменение свойства за единицу времени. Изменяются, вообще говоря, все свойства объекта, однако, скорости процессов, безусловно, различны. При этом если относительное изменение некоторого свойства за время наблюдения незначительно, то говорят о постоянстве свойства, т.е. независимости его от времени. Например, цвет одежды в течение первых нескольких недель носки, практически, не изменяется. Однако в результате длительной носки и стирки цвет претерпевает изменение. Таким образом, постоянство (неизменность) свойства – это, безусловно, модельное представление, принимаемое в рамках данной задачи.

6. Описание любого объекта начинается с присвоения ему идентификатора, т.е. имени – без него невозможно указать, какая сущность рассматривается. Имя (название) объекта (No) является его индивидуальным признаком, который, однако, нельзя считать свойством, поскольку оно не имеет меры. Имя (название) класса является общим признаком для группы объектов. Например, в электронных схемах можно выделить классы с именами «резистор», «конденсатор», «микросхема» и др. Именем отдельного объекта будет «резистор 470 кОм». Имя объекта или класса не может изменяться с течением времени; изменение имени (переименование) следует рассматривать как прекращение существования одного объекта (класса) и возникновение другого.

Вернемся к соотнесению понятий «простое» – «сложное». Если нечто мы определяем как «сложное», то подразумеваем, что оно имеет какое-то строение, т.е. из чего-то состоит. В дальнейшем эту составную часть сложного будем называть компонентом. Очевидно, компоненты могут быть двух типов:

• те, которые в данной задаче можно считать простыми, т.е. объекты;
• сложные, т.е. те, которые в свою очередь состоят из чего-то еще.

Теперь можно попытаться определить понятие система.

Система – совокупность взаимодействующих компонентов, каждый из которых в отдельности не обладает свойствами системы в целом, но является ее неотъемлемой частью.

Комментарии к определению:

1. Системой может называться не любая совокупность (объединение) неких сущностей, а только сущностей взаимодействующих, т.е. связанных друг с другом. Например, груду кирпичей или набор радиодеталей считать системами нельзя; если же эти кирпичи разместить в определенном порядке и связать раствором, а радиодетали нужным образом соединить между собой, то получатся системы – дом и телевизор. Следствием взаимодействия оказывается то, что компоненты системы определенным образом организованы, т.е. система имеет структуру, отражающую ее организацию (устройство). Взаимодействия (связи) могут быть различной природы: механические, физические, информационные и др. К способам описания структуры необходимо отнести языковый (с использованием естественного или формализованного языка) и графический.

2. Любая система обладает двумя качествами: системности и единства.

• системность означает, что при объединении компонентов возникает некоторое новое качество – системное свойство – которым изначально не обладали отдельные компоненты; в рассмотренном выше примере с телевизором совершенно очевидно, что никакая его деталь (компонент) по отдельности не обладают свойством демонстрации изображения и звука, перенесенных радиоволнами;
• единство или, по-другому, целостность системы означает, что удаление из нее какого-либо компонента приводит фактически к ее уничтожению, поскольку меняется (или исчезает) системное свойство (в этом легко убедиться, если из телевизионной схемы убрать какую-либо деталь).

3. Уточним терминологию: предельно простые компоненты системы далее будем называть объектами; сложные, которые также состоят из связанных простых (и, следовательно, подпадают под определение системы), будем называть подсистемами. Например, двигатель является подсистемой автомобиля, а болт – объектом.

4. Понятия «система» и «модель» неразрывно связаны друг с другом. Выделение, изучение и описание каких-либо систем неизбежно сопровождается моделированием, т.е. упрощениями, причем, моделирование осуществляется на двух уровнях. На внешнем уровне производится выделение самой системы: поскольку любое реальное объединение (прототип системы) включает множество составляющих и связей между ними, на этапе постановки задачи приходится какие-то из них включать в систему и рассматривать далее, а какие-то отбрасывать как второстепенные. На внутреннем уровне моделирование состоит в том, что часть составляющих системы принимаются и рассматриваются в качестве объектов, что также является упрощением. Кроме того, пренебрегается некоторыми внутренними взаимосвязями. Таким образом, в задачах, связанных с изучением и описанием сложных объединений, система – это модельное представление. Однако это утверждение не будет справедливым для задач, в которых системы создаются искусственно (т.е. человеком) – технические конструкции и механизмы, здания, художественные произведения, компьютерные программы и пр. – порождаемые фантазией автора, они не имеют прототипов и, следовательно, не могут быть моделями, хотя подпадают под определение системы. С другой стороны, модель сложного прототипа также представляет собой объединение связанных составных частей, т.е. модель является системой. Однако модель объекта, очевидно, системой быть не может. Следовательно, несмотря на связь понятий «система» и «модель», их нельзя отождествлять; соотношение этих понятий определяется характером решаемой задачи.

Прототип понимается как реальный прообраз, или идея, которая однажды была практически реализована и может быть использована в будущем с различными модификациями.

5. Приведенное определение является инвариантным по отношению к области знаний или технологий, в которой система исследуется или создается. Другими словами, степень общности определения высока.

На практике необходимость выделения систем связаны с постановкой и решением следующих задач:

• изучение прототипа системы, т.е. выяснение строения природного или искусственного прототипа системы, особенностей связей между компонентами, влияния внешних и внутренних факторов на характер протекающих процессов;
• описание системы, т.е. представление системы языковыми или графическими средствами;
• построение системы – создание новой системы из компонентов;
• использование системы – решение с помощью системы каких-то проблем практики.

При решении перечисленных системных задач используются два метода – анализ и синтез.

Анализ – метод исследования, основанный на выделении отдельных компонентов системы и рассмотрении их свойств и связей.

Анализ – это декомпозиция (расчленение) сложного объединения на составные части и рассмотрение их и связей между ними по отдельности. В информатике имеется раздел (это и самостоятельная наука) – системный анализ, в котором изучаются способы выделения, описания и исследования систем. В то же время, анализ является универсальным методом познания, применяемым во всех без исключения научных и прикладных дисциплинах. Его альтернативой и дополнением является синтез.

Синтез – (1) метод исследования (изучения) системы в целом (т.е. компонентов в их взаимосвязи), сведение в единое целое данных, полученных в результате анализа; (2) создание системы путем соединения отдельных компонентов на основании законов, определяющих их взаимосвязь.

Синтез – это объединение составляющих для получения нового качества (системного свойства). Такое объединение возможно только после изучения свойств компонентов и закономерностей их взаимодействий, а также изучения влияния различных факторов на системные свойства. Синтез – целенаправленная деятельность человека, следовательно, его результатом будет искусственная система (в отличие от природных естественных). Создание системы может производиться с конечной целью изучения и описания ее прототипа – подобную систему, как было сказано выше, следует считать моделью. Примером может служить упоминавшаяся ранее имитационная модель процессов в атмосфере Земли, на основании которой прогнозируется погода. Другой целью создания (построения) системы может быть ее практическое использование для удовлетворения каких-либо потребностей человека, например, сооружения, транспортные средства, электронные устройства. Эти системы нельзя считать моделями, поскольку отсутствуют их прототипы. Однако они сами являются прототипами для чертежей и схем, по которым создаются. К этой же категории искусственных систем необходимо отнести художественные произведения, компьютерные программы и другие построения, выполненные посредством некоторого языка (естественного или формализованного) и имеющие смысловую завершенность.

Использование системы – это конечная цель ее изучения или создания. Часто использование связано с управлением системой; общие законы управления системами изучает раздел информатики под названием кибернетика.

Прежде чем выделить различные классы систем, произведем ряд терминологических уточнений. Полный набор свойств системы – состояние (поле свойств) системы – составляют состояния (поля свойств) ее отдельных компонентов, а также системные свойства. В дальнейшем из индивидуальных свойств компонентов будем включать в поле свойств системы лишь те, которые оказываются существенными для системы, т.е. определяют характер связей (отношений) с другими компонентами или внешними по отношению к системе телами. Таким образом, мы можем каждой системе поставить в соответствие три множества: множество компонентов {A}, множество отношений между ними {R}, а также множество (поле) свойств системы {P}.

Рассмотрим некоторые признаки, которые могут быть положены в основу классификации систем.

Системы статические и динамические

Система называется статической, если множества {A}, {R} и {P} не меняются с течением времени.

Неизменность {A} и {P} означает постоянство состава системы и поля ее свойств. Неизменность {R} означает постоянство структуры системы.

Если любое из перечисленных множеств изменяется, то система будет динамической; изменение всегда сопровождается процессом (или несколькими процессами).

Статическую систему иногда рассматривают как мгновенное состояние системы динамической.

Примером статической системы может служить организационная структура учреждения; динамической – само предприятие в его развитии.

Частным случаем статических систем являются системы равновесные; их особенность в том, неизменность системы достигается за счет нескольких процессов, идущих в противоположных направлениях и уравновешивающих друг друга. Примерами могут служить система «вода–насыщенный пар», равновесие в которой достигается процессами испарения и конденсации; экологическая система с равновесием хищных и нехищных животных; система «человек» или «животное» с уравновешивающими друг друга процессами ассимиляции и диссимиляции; предприятие или целое государство, в которых сбалансированы доходы и расходы. Таким образом, статичность системы не тождественно отсутствию в ней процессов.

Системы замкнутые и незамкнутые

Совершенно очевидно, что помимо объектов и других компонентов, входящих в систему, имеются иные сущности, которые в систему не включены и являются внешними по отношению к ней. Компоненты системы могут взаимодействовать с внешним окружением или этого взаимодействия может не быть (в этом случае взаимодействие осуществляется только между компонентами системы).

Система называется замкнутой (изолированной), если ее компоненты не взаимодействуют с внешними сущностями, а также отсутствуют потоки вещества, энергии и информации из системы или в нее.

Примером физической замкнутой системы может служить горячая вода и пар в термосе. В замкнутой системе количество вещества и энергии остается неизменным. Количество же информации может изменяться как в сторону уменьшения, так и увеличения – в этом просматривается еще одна особенность информации как исходной категории мироздания. Замкнутая система является некоторой идеализацией (модельным представлением), поскольку полностью изолировать какую-то совокупность компонентов от внешних воздействий невозможно.

Построив отрицание приведенному выше определению, мы получим определение системы незамкнутой. Для нее должно быть выделено множество внешних воздействий {E}, оказывающих влияние (т.е. приводящих к изменениям) на {A}, {R} и {P}. Следовательно, незамкнутость системы всегда связана с протеканием процессов в ней. Внешние воздействия могут осуществляться в форме каких-то силовых действий либо в форме потоков вещества, энергии или информации, которые могут поступать в систему или выходить из нее. Примером незамкнутой системы является какое-либо учреждение или предприятие, которые не могут существовать без материальных, энергетических и информационных поступлений. Очевидно, исследование незамкнутой системы должно включать изучение и описание влияния на нее внешних факторов, а при создании системы должна предусматриваться возможность появления этих факторов.

Системы естественные и искусственные

Различие производится по тому, имеется ли у системы природный протопит или нет.

Естественными называются системы, имеющие прототип природного происхождения.

Искусственные – это системы, созданные человеком.

Выделение системы из природного образования неизбежно связано с принятием упрощающих и ограничивающих положений; по этой причине естественная система является моделью и отражает свойства прототипа неточно. Искусственная система строится в соответствии с замыслом человека и может точно этому замыслу соответствовать.

Обсуждавшее выше понятие системы является общим и универсальным, т.е. может использоваться в различных отраслях человеческого знания. Наряду с ним в информатике и ряде других приложений используется понятие «формальная система»; оно отличается от общего понятия системы, подобно тому, как понятие математической модели отличалось от понятия модели вообще.

Формальная система – это математическая модель, задающая множество дискретных компонентов путем описания исходных объектов и правил построения новых компонентов из исходных и уже построенных.

Уточнения к определению:

1. Компонентами формальной системы является информационные представления материальных объектов, состояний, отношений и пр. Представления могут быть знаковыми (символическими) или графическими. Таким образом, формализация (или построение формальной системы) – это замена реального прототипа ее формальным описанием, т.е. ее информационной моделью.

2. Компоненты формальных систем могут представлять комбинацию конечного числа исходных объектов – неделимых (простейших) элементов с определенным набором свойств. Множество видов таких элементов называется алфавитом системы. Число экземпляров элементов каждого вида может быть любым (в том числе бесконечным).

3. Правила построения новых компонентов могут иметь вид «условие – действие» («если имеющиеся объекты или компоненты удовлетворяют некоторым условиям, то для построения нового компонента необходимо выполнить такое-то действие»). Другим видом правил является «посылка – заключение» («если уже построены компоненты вида A1…An-1, то компонент An также считается построенным»). Новые компоненты называются выводимыми объектами (правильнее было бы их называть «выводимыми компонентами»).

Рассмотрим несколько примеров формальных систем.

Пример 1. Множество арифметических формул, которые могут содержать цифровые или буквенные выражения с целочисленными коэффициентами. Алфавит: цифры 0…9; буквы a…z; знаки +, -, ?, /; скобки (,). Любой символ может считаться исходной формулой, любая комбинация цифр с первой ненулевой называется числом и считается формулой. Правила построения новых формул следующие:

• если A и B – числа, то AB также число (т.е. частный вид формул – числа – получаются приписыванием одних к другим таким образом, чтобы слева был не 0);
• если F1 и F2 – формулы, то (F1 + F2), (F1 – F2), (F1 ? F2) и (F1 /F2) также являются формулами.

В описанной формальной системе выводимыми оказываются формулы типа:
3215, (z - 15), (((15?a) + (1 - c))/(d + 2)).

Пример 2. Множество возможных шахматных позиций, которые могут быть получены в процессе игры. Алфавит системы – клетки шахматной доски (черные и белые, как свободные, так и занятые той или иной фигурой). Исходное состояние – начальная шахматная позиция. Формальными правилами вывода новых позиций являются правила шахматной игры.

Пример 3. Множество высказываний в математической логике. Алфавитом служат буквы, обозначающие переменные, символы логических операций, скобки. Исходными компонентами являются аксиомы; правилами – правила исчисления высказываний. Множеством выводимых объектов оказываются все тождественно истинные высказывания.

Основные признаки системы

Существует, по крайней мере, четыре основных признака, которыми дожжен обладать объект, явление или их отдельные грани (срезы), чтобы их можно было считать системой.

Первая пара признаков – это признаки целостности и членимости . С одной стороны, система – это целостное образование, и представляет целостную совокупность элементов, а с другой стороны, в системе четко можно выделить ее элементы (целостные объекты). Для системы главным является признак целостности, т.е. она рассматривается как единое целое, состоящее из взаимодействующих или взаимосвязанных частей (элементов), часто разнокачественных, но совместимых.

Второй признак – это наличие более или менее устойчивых связей (отношений) между элементами системы, превосходящих по своей силе (мощности) связи (отношения) этих элементов с элементами, не входящими в данную систему. Связанность рассматривается как признак, свидетельствующий о том, что целостные свойства изучаемого объекта и особые свойства его частей формируются за счет межкомпонентных (внутриуровневых и межуровневых) отношений, связей и взаимодействий.

В системах любой природы между элементами существуют те или иные связи (отношения). При этом с системных позиций определяющими являются не любые связи, а только лишь существенные связи (отношения), которые определяют интегративные свойства системы . Именно интегративные свойства отличают систему от простого конгломерата и выделяют систему в виде целостного образования из окружающей среды.

Третий признак – это наличие интегративных свойств (качеств), присущих системе в целом, но не присущих ее элементам в отдельности. Интегративные свойства системы обуславливает тот факт, что свойство системы, несмотря на зависимость от свойств элементов, не определяется ими полностью. Простая совокупность элементов и связей между ними еще не система, и поэтому, расчленяя систему на отдельные части (элементы) и изучая каждую из них в отдельности, нельзя познать все свойства хорошо организованной системы в целом. Интегративное свойство (качество) – это то новое, которое формируется при согласованном взаимодействии объединенных в структуру элементов и которым элементы до этого не обладали.

Синонимом интегративности является неаддитивность.

Неаддитивность (от лат. additivus - получаемый путем сложения) как признак системы проявляется в том, что свойства изучаемого объекта невозможно свести к свойствам его частей, а также вывести лишь из них. Этот признак в несколько иной интерпретации можно выразить формулой: если изучаемый объект представляется в данном исследовании как система, то при любом способе разделения такого объекта на части невозможно выявить его целостные свойства.

Четвертый признак – это организация (организованность) развивающихся систем. Этот признак характеризует наличие в системе определенной организации, что проявляется в снижении степени неопределенности системы или ее энтропии, по сравнению с энтропией системообразующих факторов, определяющих возможность создания системы. Системообразующими факторами являются: число элементов системы; число существенных связей, которыми может обладать элемент; число системозначных свойств элемента; число квантов пространства и времени, в которых может находиться и существовать элемент, связь и их свойства. Организация охватывает только те свойств элементов, которые связаны с процессами сохранения и развитя целостности, т.е. существования системы. Организация возникает в том случае, когда между некоторыми исходными объектами (явлениями) возникают закономерные устойчивые связи или/и отношения, актуализирующие какие-то свойства элементов и ограничивающие иные их свойств. Организация связана с упорядоченностью и согласованностью функционирования автономных частей системы.

Дескриптивный и конструктивный подходы к определению системы

Существует два принципиально разных подхода к определению системы: дескриптивный и конструктивный. Рассмотрим их специфику.

Дескриптивный подход основывается на признании того, что системность свойственна действительности, что окружающий мир, Вселенная представляют собой некоторую совокупность систем, всеобщую систему систем, что каждая система принципиально познаваема, что внутри системы существует неслучайная связь между ее элементами, структурой и функциями, которые эта система выполняет.

Отсюда дескриптивный подход к системе заключается в том, что характер функционирования системы объясняют ее структурой, элементами, что находит отражение в определениях системы, которые называются дескриптивными. К ним относятся почти все определения, которые анализировались ранее. В соответствии с дескриптивным подходом, любой объект выступает как система, но только в том аспекте, в каком его внешнее проявление (свойство, функция) задается его внутренним устройством (отношением, структурой, взаимосвязями). Идеология этого подхода проста: все в мире есть системы, но лишь в определенном отношении.

Дескриптивный подход лежит в основе системного анализа, который состоит в том, что обоснованно выделяется и осмысливается структура системы, из которой выводятся ее функции. Схема может быть такой:

• выделение элементов, имеющих некоторую пространственно-временную определенность;
• определение связей между элементами;
• определение системообразующих свойств, связей и отношений;
• определение структур, т.е. законов композиции;
• анализ функций системы.

Итак, если наблюдаются связи между объектами, то эти объекты могут образовывать некоторую систему. Состав организации будет проявляться в структуре системы.

Организация определяется всей совокупностью связей, их пространственно-временными, причинно-следственными и другими динамическими зависимостями. Наличие инвариантных связей дает основания для построения систем. Система является способом описания отдельных аспектов организации, представленных лишь определенной группой инвариантных связей. Эти связи выступают в качестве системообразующих факторов. По мере повышения сложности организации, т.е. увеличения числа различных видов связей, проявляется и обостряется проблема выявления системообразующих факторов. Использование в качестве факторов целей и результатов может быть затруднено тем, что объекты, претендующие на роль элементов системы, могут быть многоцелевыми, выдавать множество различных результатов. Аналогично, одна совокупность объектов может проявлять целый ряд интегративных качеств. Поэтому применение дескриптивного подхода может вызывать немало сложностей.

Конструктивный подход носит обратный характер. В нем по заданной функции конструируется соответствующая ей структура. При этом используется не просто функциональный, но и функционально-целевой подход, потому что система должна соответствовать некоторым целям конструирования. Выделение и построение системы осуществляется так:

• ставится цель (или намерение), которую должна обеспечивать система;
• определяется функция (или функции), обеспечивающая(ие) достижение этой цели;
• подыскивается или создается структура, обеспечивающая выполнение функции.

Цель представляет собой состояние, к которому направлена тенденция движения объекта. В неживой природе существуют объективные цели, а в живой дополнительно – субъективные цели. Образно говоря, объективная цель – это мишень для поражения, а субъективная цель – желание стрелка поразить ее. Цель обычно возникает из проблемной ситуации, которая не может быть разрешена наличными средствами. И система выступает средством разрешения проблемы. Схематично это представлено на рисунке.

Конструирование системы

Теперь дадим следующее конструктивное определение системы: система есть конечное множество функциональных элементов и отношений между ними, выделяемое из среды, в соответствии с заданной целью (или назначением) в рамках определенного временного интервала.

Конструктивный подход идеально применим ко всем видам производственной деятельности. Процесс производства всегда является системой. Рассмотрим самый тривиальный пример, который ярко демонстрирует системность производства.

Пусть имеются два станка. Первый станок делает операцию А, а второй – операцию В. На вход первого станка поступает определенная заготовка, из которой в результате операции А получается полуфабрикат. Это полуфабрикат поступает на второй станок, и после операции В из него получается готовое изделие. Готовое изделие является целью производства. Это изделие можно получить, имея заготовку и применяя к ней последовательно операции А и В. Эта последовательность определяет структуру производства.

Конструктивный подход идет от постановки цели (или намерения). В приведенном примере целью является определенное изделие. Конструктор проектирует систему, подбирая заготовку, операции (функции) ее обработки, устанавливая последовательность операций. Цель определяет структуру системы.

Итак, производство создано. Теперь представим, что по тем или иным причинам его начинают исследовать аналитики. Техническая документация производства им не представлена (что на практике встречается очень часто), поэтому аналитики могут воспользоваться только дескриптивным подходом. Они начинают с выявления существенных элементов производства, и определяют заготовки, готовое изделие, станок с операцией А и станок с операцией В. Далее аналитики выясняют связи между элементами. Они проявляются в виде последовательности обработки заготовки от операции А к операции В. В итоге, аналитики делают вывод, что исследуемое производство является системой, целью которой является выпуск изделия. Цель реализуется последовательной обработкой определенной заготовки.

В нашем примере дескриптивный подход дает хорошие результаты. Однако имеется огромное число сложных объектов, явлений, процессов, для которых практически невозможно применение дескриптивного подхода так, как это было сделано в примере с производством. Может оказаться невозможным выделение всех элементов и связей в силу их огромного количества. Также может возникнуть неоднозначность в определении элементов в силу комплексности, многофункциональности исследуемого объекта. Тогда прибегают к декомпозиции. Объект начинают рассматривать поаспектно. По каждому аспекту применяют дескриптивный подход. В результате получается ряд систем, каждая из которых отражает определенный аспект исследуемого объекта. Далее пытаются применить дескриптивный подход к этой совокупности систем, т.е. построить суперсистему из имеющихся систем. Удачно построенная суперсистема наиболее порлно отражает исследуемый объект.

Система в бэкмологии

Итак, классическое определение системы гласит следующее.

Под системой обычно понимают совокупность взаимосвязанных элементов, объединенных единством цели (или назначения) и функциональной целостностью. При этом свойство самой системы не сводится к сумме свойств составных элементов. Любая система образуется в результате взаимодействия составляющих ее элементов, причем это взаимодействие придает системе новые свойства, отсутствующие у отдельно взятых элементов. Как правило, объединение элементов в систему осуществляется в результате формирования согласованного взаимодействия в нечто новое, обладающее интегративным качеством, которым эти элементы до объединения не обладали.

Такое определение четко разграничивает совокупность взаимосвязанных элементов и функциональную целостность с целями. То есть в системе различают конструктивный и утилитарный (функциональный) аспекты.

Можно считать, что исходное определение системы как совокупности элементов, находящихся во взаимосвязи, дал Л. Берталанфи. Несмотря на содержательность этой формулировки, она обладает существенной ограниченностью, т.к. не указывает на связь системы со средой. Среда же является не только праматерью системы, но в окружении среды живет и функционирует любая система, она испытывает на себе воздействия среды и в свою очередь оказывает влияние на среду. Часто система создается только для того, чтобы изменить свойства окружающей среды. По этой причине взаимосвязь среды и системы можно считать одной из основных особенностей функционирования системы, внешней характеристикой системы, в значительной степени определяющей ее свойства, т.е. внутренние характеристики.

Системное мышление не акцентируется на изучении организационного аспекта взаимодействия системы и среды, без которого наше представление о реальности будет крайне ограниченным.

Поэтому следует расширить определение системы организационным аспектом.

Проявления объективных законов можно исследовать и познавать, используя концепцию системы. На6людая процессы в системе, мы видим частную реализацию действия закона, описывающую изменение состояния системы.

Организация конкретизируется в системах. Под системой понимается совокупность объектов, имеющих ту или иную устойчивую организацию. Иными словами, система представляет собой группу объектов, объединенную какими-либо инвариантными (т.е. неизменными) внутренними взаимодействиями (связями). Инварианты взаимодействий определяют проявления законов.

Используя понятие системы, человек исследует различные зависимости между состояниями объектов и их взаимодействиями. Взаимосвязанность объектов означает, что все они участвуют во внутренней организации системы и доступны для взаимодействия друг с другом непосредственно или опосредованно через другие объекты.

Организация, рассматриваемая как необходимое фундаментальное качество любого проявления системы, является первоосновой, ибо система не может существовать в ином виде, кроме как организованном.

Система – это устойчивая организация. Устойчивость проявляется в длительной неизменности организованных взаимодействий, в их продолжительной повторяемости, воспроизводимости. Если правила постоянно меняются, то о системе речь идти не может. Система всегда фиксирует некоторый набор правил, по которым действуют объекты.

Выявить структуру системы - значит упомянуть ее объекты и организованные взаимодействия.

Концепция системы важна, поскольку позволяет выделять в вечно меняющемся мире относительно стабильные образования.

Система всегда является плодом сознания. В природе не существует систем. Понятие «материальная система» отражает только лишь факт, что элементами системы выступают материальные объекты. Эти объекты объединяются сознанием в соответствии с некоторым набором целей, критериев анализа объективной реальности. Основой такого объединения всегда выступает определенная организация данных объектов, т.е. наличие между ними устойчивых связей. Неорганизованные объекты никогда не будут объединены в систему.

Присутствие организации является основанием возможности формирования систем. Сформированная система позволяет изучать эту организацию.

Является ли организация объективным явлением, или же она также субъективна, как и система, - это вопрос, относящийся к безрезультатным спорам о первичности бытия или сознания.

Даже если организация субъективна, то ее первичность по отношению к системе позволяет сформулировать аксиому, в соответствии с которой не может быть сформирована система там, где нет какой-либо организованности.

Система может быть сформирована только на основе организации.

Следствием данной аксиомы является следующее утверждение.

Система формируется для изучения и использования имеющейся или возможной организации.

Итак, первоначальная модель, представленная четырьмя сущностями: объект, взаимодействие, свойство, состояние, расширяется сущностями организация и система.

Последние две сущности необходимы для представления целостной картины мира.

Системы возникают (проявляются, существуют) как инвариантный результат взаимодействий (с нелинейностями на границах). Инвариантные взаимодействия выступают системообразующим фактором. НЕ-инвариантные взаимодействия называются «хаотическими» и никаких систем проявить не могут. Но это еще большой вопрос, существуют ли вообще НЕ-инвариантные взаимодействия, т.е. такие взаимодействия, в которых в принципе нельзя выделить однозначного, воспроизводимого результата? Ведь тогда это означало бы, что взаимодействовало нечто «в принципе бесструктурное» - а такого не может быть - любая материя структурна!

В большинстве случаев система включает в себя некую группу взаимодействий, имеющую какую-либо симметрию. Объекты практически всегда имеют какую-либо симметрию внутренних взаимодействий (связей). Чаще всего они центрально-симметричны и имеют центрально-симметричные нелинейности на границах. Можно даже попытаться выдвинуть более сильное предположение - объекты отличаются от «не-объектов» наличием какой-либо симметрии внутренних процессов. И границей объекта является область, где эта симметрия (внутренних связей) нарушается. Не все процессы одного объекта «обязаны» иметь границы в пределах этого объекта. Некоторые процессы, инициированные в данном объекте, вообще могут не иметь явных границ – например, процесс излучения фотона электроном...

Также считается, что неотъемлемым и решающим компонентом системы, системообразующим фактором, создающим упорядоченное взаимодействие между всеми другими ее компонентами, является результат. Результат, будучи недостаточным, активно влияет на отбор именно тех степеней свободы у компонентов системы, которые при их интегрировании определяют в дальнейшем получение полноценного результата. Однако в онтологическом понимании «результат» (впрочем, как и «цель») является, прежде всего, связью (отношением). Говоря о результате, мы имеем в виду наличие связи, которая направляет некоторый процесс к определенному состоянию. Таким образом, результат, или нацеленность, будучи видом связи, представляет некоторый аспект организации.

В традиционном определении системы указывается, что она обладает функциональной целостностью. Система есть сущность, которая в результате взаимодействия ее частей может поддерживать свое существование и функционировать как единое целое.

При этом свойство самой системы не сводится к сумме свойств составных элементов. Любая система образуется в результате взаимодействия составляющих ее элементов, причем это взаимодействие придает системе новые свойства, отсутствующие у отдельно взятых элементов. Как правило, объединение элементов в систему осуществляется в результате формирования согласованного взаимодействия в нечто новое, обладающее интегративным качеством, которым эти элементы до объединения не обладали.

Однако, наличие интегративного качества – это опять же таки всего лишь аспект организации, который представляется определенным видом взаимодействия. Данный вид связи используется в качестве системообразующего фактора, поскольку создаваемое им интегративное качество – это характерная отличительная черта организации, которая достойна исследования и использования в практической деятельности.

Если отвлечься от специфики организации, т.е. от характера закономерности, цели, результата, интегративного качества и др., то можно дать общее определение системы, которое будет исходить из организации как таковой. Система – это имеющая устойчивый характер совокупность объектов и организованных взаимодействий (отношений) между ними.

Организация базируется на начальных условиях и ограничениях, накладываемых на возможные взаимодействия, таких, что взаимодействия приобретают форму закономерности. Организация описывается ее законами – правилами, порядком или описанием, посредством которых организованы определенные объекты и отношения (взаимодействия) между ними.

Организация появляется не в результате образования системы, а система формируется, чтобы проявить, зафиксировать имеющуюся или желаемую организацию.

Система появляется на основании правила или закона, т.е. сначала появляется идея организации, а затем уже эта идея воплощается в системе. Поэтому не вполне корректно говорить, что определенная система создается с целью организации. Это можно трактовать так, что без данной системы организация невозможна. Однако это не так – организация, в принципе, может быть достигнута путем формирования других систем. Корректнее сказать, что в целях организации создается система.

Часто под организацией понимают процесс создания, поддержания и развития системы. Иными словами, система представляется продуктом некоторого процесса организации.

Поскольку такая точка зрения существует и широко распространена, то ее следует прокомментировать.

Под процессом понимается последовательная смена состояний, последовательность действий для достижения какого-либо результата.

Тогда систему можно рассматривать как некоторый результат достижение определенной организации, а собственно процесс достижения этого результата можно называть процессом организации. При этом никогда не следует забывать, что система не является целью. Целью является организация. Цель может конкретизироваться в различных результатах, т.е. в данном случае системах.

Когда говорят, что организация представляет собой процесс создания, поддержания и развития системы, следует понимать, что не имеется в виду определенная система, а предполагается создание некоторой системы (что в реальных условиях получится), которая будет отвечать требуемой организации.

Следует еще раз подчеркнуть, что система всегда является плодом сознания. Понятие системы обобщает представление о некоторой организованности. Называя нечто системой, мы подразумеваем некую совокупность определенным образом взаимодействующих объектов. Там, где наблюдаются взаимодействия по правилам (законам), можно усматривать систему. Причем сами правила (законы) человеку могут быть не ясны. Сам факт определенности поведения предусматривает присутствие организованности, т.е. наличие правил (законов). И человека в первую очередь интересует фиксирование именно определенности, поскольку уже само по себе это имеет практическую ценность. Составляется неформальное описание зафиксированной определенности, и ее называют системой. В дальнейшем человек по мере возможности пытается понять основополагающие правила (законы) системы. Чтобы как-то компенсировать незнание правил, там, где это возможно, прибегают к формулированию целей функционирования системы. Говорят, что система целенаправленна, т.е. результат ее действия соответствует определенной цели. Иными словами, при помощи целей дают грубое описание организованности.

Таким образом, мыслительная деятельность человека осуществляется в соответствии со следующей последовательностью. Сначала выявляется некоторая организованность. Далее ее называют системой, описывают цели этой системы, дают ее неформальное описание в идее структуры и т.п. Затем пытаются выявить правила (законы) той организации, которая была названа системой. Последний шаг представляется наиболее сложным.

Главная заслуга А.Эйнштейна состояла именно в том, что он сделал попытку сформулировать правила организации пространства-времени. Переход от системы к законам организации раскрывает широчайшие возможности создания различных искусственных систем.

Искусственные системы создают в обратной последовательности. На основе правил или целей создают соответствующую им некоторую организацию. Процесс создания организации, как правило, ведется методом проб и ошибок. Подбирается такая структура системы, которая в наибольшей степени соответствует поставленным целям. Этот процесс тем эффективнее, чем больше известно правил организации.

Введение понятия «система» имеет очень важные последствия. После образования системы ее начинают рассматривать как объект. Ясно, что система является совокупностью взаимодействующих объектов. Однако человек, сформировав систему, представляет ее новым объектом со всеми вытекающими из этого последствиями, а именно: наличием свойств, состояний и взаимодействий. Естественно, свойства, состояния и взаимодействия системы-объекта будут отличаться от свойств, состояний и взаимодействий объектов, входящих в систему.

Определение свойств, состояний и взаимодействий системы-объекта становится возможным при введении понятия «окружающая среда». Под окружающей (внешней) средой понимают всю совокупность объектов, не принадлежащих системе. Предполагается, что объекты среды могут взаимодействовать с системой. Здесь обязательно следует подчеркнуть, что объекты среды взаимодействуют именно с системой, как объектом, а не с элементами системы, т.е. составляющими систему объектами. При таком подходе, называемым системным, появляется возможность применять к системе все уже существующие подходы и методы исследования. Иными словами, человек допускает, что систему можно исследовать на основе тех же принципов, которые применялись к исследованию ее элементов. Правомерно ли данное допущение, показывает только практика. Вряд ли стоит говорить о достоинствах и недостатках такого подхода, поскольку иного подхода у человека просто нет.

Конечно, свойства, состояния и взаимодействия системы определяются на основе неких упрощений, усреднений, допущений. Для системы они будут выражаться в виде неких коллективных, обобщенных описаний. Но ведь, по сути, точно также определяются свойства, состояния и взаимодействия элементов системы – строительного материала системы! Этот аргумент и использует человек для оправдания использования системного подхода.

Именно здесь и появляется понятие «иерархия». Иерархия – это расположение частей или элементов целого в порядке от высшего к низшему.

Термин «иерархия» рождает множество ассоциаций; он имеет и структурные, и функциональные оттенки. Под иерархической системой мы, вообще говоря, понимаем ансамбль взаимодействующих частей, который состоит из последовательности вложенных одна в другую взаимодействующих субъединиц (или может быть разложен или разделен на такие субъединицы).

Каждое множество взаимодействующих компонент (образующих отдельный иерархический уровень) допускает свое характерное описание на языке пространства состояний с переменными и свойствами (параметрами), принадлежащими данному конкретному уровню. Взаимодействующие переменные (и/или параметры) на более высоком иерархическом уровне являются «коллективными свойствами» (статистическими моментами или свертками) динамики, происходящей на нижнем уровне. Следовательно, переход на более высокий уровень обычно сопровождается значительным уменьшением числа степеней свободы.

Более высокий уровень получает «снизу» селективную информацию и в свою очередь управляет динамикой на более низком уровне с помощью упреждающей связи. Сложность любой системы обусловлена числом ее компонент и способом их взаимосвязи.

Теперь становится понятным, почему человек представляет все то, что его окружает, в виде иерархий систем. Последовательное применение системного подхода «обречено» на такой результат.

Применительно к трем основным сферам объективной действительности уровни иерархии выглядят удивительно единообразно. Все системы оказываются построенными по одним и тем же основным правилам «игры», и получается, что окружающий нас мир построен по эволюционному принципу «от простого - к сложному». Формируя сложные многоуровневые системы по одним и тем же правилам, человек начинает верить, что эти правила являются проявлением общей закономерности, присущей природе.

Каждая из сфер объективной действительности включает в себя ряд взаимосвязанных структурных уровней. Внутри этих уровней доминирующими являются отношения координации, а между уровнями - субординации. Процесс эволюции иерархических систем может быть описан в рамках некоторой общей теории иерархических систем, позволяющей получать не только качественное, но и количественное описание.

Отношения субординации характеризуют порядок, в соответствии с которым осуществляется распределение элементов системы по уровням иерархии. Тогда элементы, занимающие одну и ту же позицию в отношениях субординации, будут относиться к одному и тому же уровню иерархии и характеризоваться отношениями координации. Отношения субординации являются главным признаком, определяющим принадлежность определенной совокупности элементов к системе. Между элементами с отношениями субординации существуют тесные связи подчиненности, а между элементами, находящимися в отношениях координации, такие связи отсутствуют. Эти элементы находятся в отношениях, которые можно назвать равноправными. Если отношения субординации сравнить с последовательным соединением элементов, то отношения координации можно характеризовать как параллельное соединение элементов. Совокупность элементов системы с отношениями координации и имеющих один и тот же уровень иерархии системы, будем называть оболочкой иерархической системы. Оболочки могут иметь более сложную структуру, характеризующуюся соответствующими отношениями суб-субординации. Тогда мы будем говорить, что имеет место расщепление оболочки на подоболочки, и т.д. Подоболочка всегда является внутренней по отношению к любой содержащей ее оболочке. В случае, если оболочка системы состоит из вложенных друг в друга подоболочек, то такую оболочку будем называть вложенной. Вложенные друг в друга подоболочки будут находиться в отношениях субординации. Если же все подоболочки (оболочки) системы будут соединены параллельно, то такую систему будем называть развернутой. Как правило, такие подоболочки (оболочки) будут связаны друг с другом в одну системную оболочку через их сенсорные подоболочки.

Система есть совокупность взаимосвязанных элементов, обособленная от среды и взаимодействующая с ней как целое. Система образует особое единство со средой; как правило, любая исследуемая система представляет собой элемент системы более высокого порядка; элементы любой исследуемой системы, в свою очередь, обычно выступают как системы более низкого порядка. Это определение является основой закономерности коммуникативности .

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

Выделяет систему из среды наблюдатель, который отделяет (отграничивает) элементы, включаемые в систему, от остальных, т.е. от среды, в соответствии с целями исследования (проектирования) или предварительного представления о проблемной ситуации.

При этом возможно три варианта положения наблюдателя, который: 1) может отнести себя к среде и, представив систему как полностью изолированную от среды, строить замкнутые модели (в этом случае среда не будет играть роли при исследовании модели, хотя может влиять на ее формирование); 2) включить себя в систему и моделировать ее с учетом своего влияния и влияния системы на свои представления о ней (ситуация, характерная для экономических систем); 3) выделить себя и из системы, я из среды, и рассматривать систему как открытую, постоянно взаимодействующую со средой, учитывая этот факт при моделировании (такие модели необходимы для развивающихся систем). В последнем случае практически невозможно учесть все объекты, не включенные в систему и отнесенные к среде; их множество необходимо сузить с учетом цели исследования, точки зрения наблюдателя путем анализа взаимодействия системы со средой, включив этот «механизм» анализа в методику моделирования.

Уточнение или конкретизация определения системы в процессе исследования влечет соответствующее уточнение ее взаимодействия со средой и определения среды. В этой связи важно прогнозировать не только состояние системы, но и состояние среды. В последнем случае следует учитывать неоднородность среды, наряду с естественно-природной средой существуют искусственные - техническая среда созданных человеком машин и механизмов, экономическая среда, информационная, социальная среда.

В процессе исследования граница между системой и средой может деформироваться. Уточняя модель системы, наблюдатель может выделять в среду некоторые составляющие, которые он первоначально включал в систему. И, наоборот, исследуя корреляцию между компонентами системы и среды, он может посчитать целесообразным включить в систему составляющие среды, имеющие сильные связи с элементами системы.

Проведение границы между системой и средой носит субъективный характер и определяется целями проводимого исследования. Если мы выделяем в организме те или иные органы, то только ради удобства изучения соответствующих функций, заведомо упрощая истинное положение дел. И, строго говоря, любая модель является имитационной, поскольку принципиально отражает не абсолютно все элементы объекта, представляемого в виде системы, а лишь те, которые помогут понять изучаемые особенности, в противном случае модель стала бы необозримой по размерности.

Иными словами, система - это еще и диалектический синтез взаимно исключающих друг друга требований точности и обозримости, а задачей системного анализа является выработка средств достижения компромисса между «проклятием размерности» и высокой точностью системного моделирования актуальных задач практической деятельности человека.

Представим себе набор взаимодействующих объектов, в котором отношения между этим объектами выстроены в соответствии с некоторым набором «внутренних» правил. Правила регламентируют, как объектам себя вести. Состав объектов и отношений между ними, а также суть правил имеют устойчивый характер, т.е. остаются неизменными во времени в течение относительно длительного периода. Назовем для удобства дальнейших рассуждений данный набор объектов и их отношений ансамблем.

Ансамбль существует среди других объектов, образующих среду ансамбля. Ансамбль взаимодействует с объектами среды в соответствии с определенным набором «внешних» правил. При этом к среде предъявляется ряд требований для поддержки выполнения внешних правил, т.е. на среду накладывается ряд ограничений. Ограничения касаются состава объектов среды и взаимодействий с объектами ансамбля.

Ансамбль может существовать в среде в рамках своих внутренних правил. Он как бы «навязывает» среде свои правила, отчасти контролирует ее. Одновременно среда при соблюдении ограничений взаимодействует с объектами ансамбля по внешним правилам.

Поддержание отношений между ансамблем и средой зависит как от ансамбля, так и от среды. Иными словами, отношения между ансамблем и средой - соблюдение ограничений и выполнение внешних правил - носят характер соподчиненности. Это означает, что существование ансамбля зависит от конфигурации среды, а конфигурация среды в некоторой степени от действий ансамбля. Под конфигурацией здесь понимается состав объектов и их взаимодействий.

Внутренние правила могут отчасти создавать условия для поддержания ограничений и внешних правил. Последние, в свою очередь, могут существовать вне зависимости от ансамбля. Тогда ансамбль как бы приспосабливается к условиям среды – его внутренние правила подстраиваются под внешние правила.

Ограничения, внутренние и внешние правила выстраиваются на основе «общих» правил. Общие правила задают базовые взаимодействия между объектами. К ним относятся все фундаментальные природные закономерности такие, как закон всемирного тяготения, законы термодинамики, электричества и т.д.

Итак, система определяется по следующей спецификации:

• набор объектов (элементов) и их отношений
• внутренние правила взаимодействия объектов между собой
• внешние правила взаимодействия объектов со средой
• ограничения среды.

Ограничения, внутренние и внешние правила, а также их соотношения позволяют подходить к ансамблю как к системе . Понятие системы здесь наполняется новым содержанием, которое взаимоувязывает классическую систему и ее среду.

Категория системы в понятийном плане имеет интегрирующее значение. Декларируя систему, мы всегда подразумеваем, что имеется ее спецификация. Спецификация системы интегрирует (объединяет) совокупность описаний связанных между собой явлений и закономерно протекающих процессов в виде ряда правил и ограничений.

Система всегда определяется относительно некоторой среды. Это означает, что система может существовать только в определенной среде, характеризуемой ее внешними правилами, а также ограничениями.

Система существует до тех пор, пока спецификация остается неизменной. Если что-либо в этой спецификации изменяется, следует определять, строго говоря, уже другую систему. Однако на практике при незначительных изменениях в спецификации этого не делают – пренебрегая деталями, системой считают то, что было определено ранее. Или называют систему самоорганизующейся.

Как видно, при данном определении системы также как и в классическом понимании системы существует граница между ее объектами и объектами среды. Однако эта граница не определяет, где кончается целостность системы. Она не делит объекты на «свои» и «чужие». Граница нужна, чтобы разделять внутренние и внешние правила. Такое разделение также не носит характер отделения «своих» от «чужих». Внутренние и внешние правила обладают одинаковой степенью важности и совместно определяют систему. Их баланс, соотношение является уникальным для каждой системы. Именно баланс внутренних и внешних правил формирует представление о системе.

Соотношение ограничений, внутренних и внешних правил может принимать различные формы. Суть этих форм и является нашей интерпретацией, или пониманием, наблюдаемых в природе закономерностей.

Приведем ряд наглядных примеров систем.

Любая фирма есть система. Ее внутренними правилами являются учредительные документы, технологии работы, должностные инструкции, стратегии в части внутреннего устройства. Внешние правила для фирмы – это прежде всего уголовное, налоговое и таможенное законодательства, отраслевые правила и нормативы. К внешним правилам также относится стратегия тактика фирмы в части работы на рынке. Внешние и внутренние правила хранятся на различных информационных носителях. К ограничениям можно отнести конкуренцию, ситуацию на ресурсных рынках, политическую обстановку. Общие правила определяются такими дисциплинами как экономика, социология, психология.

Автомобиль – это система. Внутренние правила заключены в конструкции автомобиля. Внешние правила – это инструкции по его вождению и эксплуатации, аэродинамические характеристики, функции ходовой части. К ограничениям относятся вид топлива, климатические условия, условия проходимости, срок эксплуатации. Общие правила – законы физики и химии.

Компьютерная программа. Любая программа есть система. Ее внутренние правила закодированы алгоритмом работы. К внешним правилам относятся интерфейсы взаимодействия с пользователями и другими программами. К ограничениям относятся правила операционной системы и совместимое аппаратное обеспечение.

Человек. Внутренние правила человека определяются его физиологией. Внешние правила связаны с функциями органов чувств, двигательными функциями, функциями мозга. Ограничений очень много – от неспособности человека жить в условиях радиации до социальной природы его обитания.

Методика определения системы заключается в формировании спецификации:

Шаг 1 . Определяется ансамбль объектов: состав объектов и их отношений. Особенностью этого этапа является то, что выбираются не все отношения, а только входящие в определенную область интересов, отвечающие определенной функциональности, соответствующие некоторому набору целей. В классическом понимании здесь речь идет о совокупности взаимосвязанных элементов, объединенных единством цели (или назначения) и функциональной целостностью.

Под функциональностью понимаются зависимости состояний одних объектов от состояний других объектов.

Сделаем несколько важных замечаний по данному шагу.

Во-первых, требуется отделить систему от среды, например, границей. Для этого надо ввести некоторый признак, который позволил бы осуществить разделение на уровне элементов системы. Однако обычно разграничение системы и среды не имеет смысла осуществлять только с помощью специальных классификационных признаков. Вопрос решается на более принципиальной основе: в системе действуют другие, нежели в окружающей среде законы, определяющие ее функционирование. Поэтому задача заключается в том, чтобы установить совокупность элементов, которые подчиняются этим законам. Они-то и составят систему.

Во-вторых, для замыкания системы необходимо осуществить некоторые структурные преобразования. Они сводятся к тому, что двусторонние связи объекта со средой заменяются однонаправленными. Иначе, в процесс е замыканная о6ъекта разрывается контур взаимодействий «среда-объект» и «объект-среда». Первый канал имеет не только информационную содержательность, когда по нему поступают сигналы о состоянии среды (они используются для формирования управления, обеспечивающего наилучшее взаимодействие объекта со средой), но и выступает в качестве цепи, по которой передаются воздействия на объект со стороны среды, например силовые. Второй канал («o6ъeкт-cpeдa») обычно сохраняет только силовую - в широком смысле - содержательность. Когда среда рассматривается как система, т.е. задача решается в постановке исследования взаимодействия систем (объекта и среды), то надо сохранить и информационную сущность канала.

Возможен случай наличия двусторонней связи, которая при принятой системе допущений не может быть прео6разована в две независимых однонаправленных: одна от объекта к среде, другая наоборот. Например, сигнал от объекта, поступающий в среду, прео6разуется и в виде воздействия обращается на объект. Тогда возникает потребность более точно определить характер отношений объекта и среды, а для этого необходимо расширить границу объекта, включив в объект часть среды, содержащую установленный механизм взаимодействий. Такую процедуру следует продолжать до тех пор, пока новая граница не будет удовлетворять требованиям субъекта, выраженным через свойство однонаправленности связей, которое описано выше.

Таким образом, можно сказать, что при выделении объекта из среды производится структурирование связей, им придается ориентированность и осуществляется функциональная классификация, выраженность взаимодействий - информационных, энергетических, субстанционных (вещественных). Без проведения подобной процедуры нельзя установить систему, а значит ни идентифицировать ее, ни управлять ею.

Следует говорить об образовании, включении в ансамбль минимального количества элементов, обеспечивающих качественную работу системы.

Вполне возможно вхождение в состав ансамбля самой определяемой системы.

Отделение системы от среды существенно усложняется, если в первой присутствуют мимикрирующие элементы, принадлежащие фактически среде или другой системе, а выдающие свою принадлежность за системную. Так, коррупционеры в государственной системе на самом деле состоят в уголовном сообществе, так как подчиняются законам последнего.

Шаг 2 . Определяются внутренние правила взаимодействия между собой объектов ансамбля. Выявляются функциональные правила поддержания зафиксированных на первом шаге отношений, а также правила, если таковые имеются, для поддержания выполнимости функциональных правил. В рамках этих правил формулируются возможные состояния объектов, а также зависимости состояний одних объектов от состояний других объектов.

Шаг 3 . Определяются внешние правила взаимодействия объектов ансамбля с объектами среды. В первую очередь выявляются объекты среды и правила, которые могут оказывать существенное влияние на состав ансамбля. Далее выявляются правила, оказывающие влияние на выполнимость внутренних правил. Также определяются правила, которые должны соблюдаться для выполнимости всех ранее выявленных правил.

Внутренние и внешние правила должны, как минимум, регламентировать следующие организационные аспекты:

• статику системы (поддержание ее целостности)
• динамику системы
• целевое управление системой (для искусственных систем)

Шаг4 . Выявляются ограничения среды, при которых будет сохраняться баланс выявленных внутренних и внешних правил.

До нахождения нужного баланса внутренних и внешних правил шаги 1-4 могут повторяться.

Содержательность системы может быть установлена посредством выделения элементов и определения связей между ними. Вопрос заключается в том, на каком языке выражается указанное соответствие и с какой степенью детализации описывается система. Другими словами, переходя к описанию системы, мы вынуждены довольствоваться некоторым огрублением объекта, его моделью , полученной доступными нам средствами. Модель соотносится с реальностью так же, как природный ландшафт с изображающей его картиной: их близость зависит от мастерства художника и привлекаемых нм изобразительных средств.

Моделью называется специально синтезированный для удобства исследований объект, который обладает необходимой степенью подобия исходному, адекватной целям исследования, сформулированным субъектом или лицом, принявшим решение относительно исследования системы.

В последующем, после построения модели, используя термин «система», мы подразумеваем ее модель, если противное специально не оговорено.

Для обеспечения возможности описания динамики системы (модели) фиксируются ее состояния . Под состоянием системы понимают такую совокупность параметров, характеризующих функционирование системы, которая однозначно определяет ее последующие изменения.

Так как состояние меняется, то естественно говорить о движении . Под движением понимается изменение состояния, обусловленное внешними и внутренними причинами. Движение системы составляет ее самую существенную характеристику, так как полностью раскрывает свойства системы и позволяет соотнести ее состояние с требуемым, имеющим смысл цели. Отсюда вытекает и последующая задача - научиться так воздействовать на движения системы, чтобы привести ее в требуемое состояние, т.е. управлять системой.

Для системы характерна множественность состояний, что является отражением ее динамизма, многоальтернативности развития. Именно поэтому при изучении систем в качестве адекватного математического аппарата широко привлекается теория множеств и построенный на ее базе функциональный анализ.

Вопрос фиксации состояния системы в иерархических структурах решается следующим образом. Каждый уровень иерархии может иметь собственную группу параметров состояния, взаимосвязанных между собой, а изменения в системе будет описывать совокупность всех групп. Так как эти группы также выстроены иерархически, то можно говорить о дереве состояний системы.

Сказанное позволяет наглядно связать понятия состояния и модели – зная состояние в данный момент времени и модель системы легко перейти к определению ее состояний в будущий момент времени. В возможности построения футурологических оценок и состоит главное предназначение введенного механизма.

Текущее состояние –> Модель системы –> Будущее состояние

Более того, точность предсказания будущего является оценкой успешного описания системы - выбора параметров, характеризующих состояние, и составления модели. Любое нарушение при этом означает лишение процесса исследования прогностической ценности, а значит ставит под сомнение весь смысл интерпретации явления как системы.

Элементы спецификации системы подразделяют на особо значимые (ключевые) и менее значительные (поддерживающие). Если особо значимые элементы остаются неизменными, говорят о самоорганизации.

Самоорганизующуюся систему можно определить как ансамбль объектов относительно устойчивого состава с неизменными ключевыми и частично изменяющимися поддерживающими ограничениями, внутренними и внешними правилами.

Ключевые элементы имеют тесную связь с целеполаганием. Цель – достижение желаемого состояния – является одним из системообразующих оснований. Элементы, без которых цель оказывается недостижимой, причисляют к разряду ключевых.

Цель – это совокупное представление о некоторой модели будущего результата, способного удовлетворить исходную потребность при имеющихся реальных возможностях, оцениваемых по результатам опыта.

Рассмотрим свойства цели:

• цель находится в непосредственной зависимости от потребности и является в этом процессе ее прямым следствием
• выбор цели сугубо субъективен, т.е. основан на конкретном знании индивида или сообщества
• цель конкретна
• цель всегда несет в себе элемент неопределенности, что приводит к некоторому «рассогласованию» фактически полученного результата и той модели, которая была сформирована
• наличие неопределенности в исходной модели делает цель средством оценки будущего результата.

Главной движущей силой психического развития является врожденное стремление человека осуществлять самого себя. «Самость» «представляет собой интенциональность или целенаправленность всей личности.

Сформулирована идея о четырех врожденных базальных тенденциях личности, по которым возможно развитие «самости» личности: это тенденция к удовлетворению простых жизненно важных потребностей, тенденция к адаптации к объективным условиям среды, тенденция к творческой экспансии – стремление к расширению жизненной активности, к овладению новыми предметами и тенденция к установлению внутреннего порядка. Эти основные тенденции сосуществуют во времени. Но в зависимости от возраста и индивидуальности доминирует то одна, то другая из них. Для самоосуществления признается наибольшая роль творческой экспансии, но оптимальным для психического здоровья считается развитие всех базальных мотиваций.

Вопрос о том, кем и как формируются внутренние и внешние правила, выходит за рамки определения системы. Представление, что система сама формирует свои внутренние правила, а внешние правила берутся из среды, будет не вполне корректным. Взаимозависимость объектов системы и среды может иметь комплексный характер. Так вполне возможно подавляющее воздействие как со стороны объектов системы на среду, так и наоборот. Это может привести к тому, что внутренние правила будут формироваться средой, а внешние правила – объектами системы.

Здесь мы как раз в полной мере и сталкиваемся с неформальностью концепции системы. Всегда будет существовать некоторая относительность границ системы. Закрытых систем в природе нет. А для открытой системы определение ее границ всегда носит субъективный и/или ситуационный характер.

Но для человека концепция системы в силу ее универсальности является крайне важной. Универсальность означает, что, во-первых, в системы могут объединяться как материальные объекты, так и сущности (абстрактные объекты), а во-вторых, никакие ограничения на системообразующие факторы не накладывается. С помощью анализа – разделения целого на части – и синтеза – соединения частей в целое – мы можем с достаточной легкостью определять самые разнообразные системы. Характер новой системы, или выбор системообразующего фактора, зависит от ситуации и нашего воображения. Естественно, это приводит к негативным последствиям, когда все и вся начинает называться системами, порой без достаточного на то основания.

Классическая концепция системы базируется лишь на ансамбле объектов. Определяя систему в организационном аспекте, мы считаем концепцию организации первичной, а концепцию системы – вторичной. Именно поэтому система формулируется в терминах правил, а не наоборот. Поскольку описания правил и ограничений определяют суть системы, именно они представляют практическую ценность. Их знание позволяет строить, поддерживать и разрушать соответствующую систему.

Ансамбль объектов можно рассматривать, как критерий разбиения правил на внутренние и внешние.

Рассмотрим четыре объекта А , В , С и D . Допустим объекты А , В , С постоянно между собой взаимодействуют и создают некое интегративное качество, например, совместное движение, свечение или запах и т.д. Тогда А , В и С можно объединить в ансамбль и сформулировать внутренние правила, по которым эти объекты между собой взаимодействуют. В классическом понимании данные объекты формируют систему.

Взаимодействие А , В и С с объектом D носит нечастый характер, но без этого взаимодействия может нарушиться работа системы. Например, D может доставлять системе жизненно важный ресурс или оказывать некоторый стабилизирующий эффект. Это будет внешним правилом.

Сделанное разбиение не является обязательным. Можно обойтись и без него, рассматривая объекты А , В , С и D и правила между ними без их систематизации, единым списком. Тогда картина будет более естественной, но усложнится ее восприятие. Поэтому мы прибегаем к использованию искусственного разбиения объектов на систему и среду.

В своей каждодневной практике человек, как правило, объектом D вообще пренебрегает. Абстрагируясь от объекта D , мы упрощаем картину реальности, теряя при этом возможность полноценно судить о ее организации. Такой подход можно считать оправданным лишь при поверхностном ознакомительном изучении окружающего нас мира. Однако в случае необходимости эффективной практической деятельности нам приходится восстанавливать целостность картины, обращаясь к всестороннему глубокому анализу ее организации.

Вообще, можно говорить о двух направлениях в познании реальности:

• системное мышление
• организационное мышление

Системное мышление позволяет выделять систему как фрагмент среды. Организационное мышление позволяет увидеть систему и среду как единое целое, в их взаимодействии.

На практике процесс познания выстраивается в зависимости от ставящихся целей и типа системы. Например, теоретическое исследование искусственных систем, для которых характерно наличие целенаправленности, можно разбить из методических соображений на несколько этапов:

• выделение системы из среды и установление их взаимодействий;
• анализ назначения системы и выработка допущений и ограничений;
• разработка модели системы и изучение ее динамики;
• избрание принципа управления;
• определение состава управлений, ресурсов и ограничений;
• выбор совокупности критериев и их ранжирование посредством использования системы предпочтений;
• назначение цели как требуемого конечного состояния;
• выработка концепции и алгоритма оптимального управления.

Теперь сделаем несколько замечаний по поводу правил, и в частности, общих правил.

Представим себе, что существуют самые элементарные объекты и правила взаимодействия между ними. Тогда это будет уровень самой первой системы – нулевой уровень. В ней внутренние правила эквивалентны общим правилам, а среды просто не существует. Далее элементарные объекты образуют первичные ансамбли с их внутренними правилами, а также ограничениями и внешними правилами для всего, что не входит в эти ансамбли. Образуются системы первого уровня. Затем образуются ансамбли из элементарных объектов и систем первого уровня со своими внутренними и внешними правилами. Это системы второго уровня и т.д. Система каждого следующего уровня может в качестве объектов включать объекты с любого предыдущего уровня, а также объекты своего уровня. Более того, процесс образования систем на уровнях может происходить не последовательно, а параллельно. То есть на предыдущем уровне могут образовываться новые системы одновременно с новой системой последующего уровня, и новые системы предыдущего уровня входят в систему последующего. При этом новые системы предыдущего уровня «не конфликтуют» с системами всех существующих уровней. Неконфликтность означает сохранение уже существующих систем с их внутренними и внешними правилами.

Также можно представить себе, что на одном из нижних уровней образуется система, называемая «пространством». Это эйнштейновское искривляющееся пространство, в котором внешним правилом является то, что масса – объект среды - инициирует искривление. Внутренние правила диктуют объектам пространства организовываться в соответствии с данным искривлением. Наглядно это можно представить как натянутую сетку, на которую бросают тяжелый мяч: сетка-пространство проседает под мячом-массой.

Можно представить себе в качестве системы нижнего уровня электромагнитное поле с его внутренними правилами по распространению электромагнитных волн и т.д. и т.п.

Для любой системы ее внутренние и внешние правила базируются на уже существующих правилах систем нижних уровней, которые и составляют свод общих правил этой системы. Понятно, что чем выше уровень системы, тем больше общих правил для нее имеется.

Возникает вопрос: каким образом поддерживаются общие правила? Вполне правдоподобным представляется следующий ответ, приводящий нас к понятию информация.

Вся материя на различных уровнях своего развития обладает свойством отражения (рефлексии). Отражение наличествует в механических, физических, полевых, химических, биологических и общественных процессах. Отражение является продуктом взаимодействия. Объекты реального мира, взаимодействуя между собой, претерпевают определенные изменения (взаимодействия оставляют так называемые «следы» во взаимодействующих объектах). Отражение определяется как способность материальных явлений, предметов, систем воспроизводить в своих свойствах особенности других явлений, предметов в процессе взаимодействия с ними. Взаимодействие есть процесс двусторонней направленности, т.е. содержит как прямые, так и обратные связи. Взаимодействие предполагает наличие как прямого, так и обратного воздействия, т.е. является процессом двусторонней направленности, в отличие от однонаправленной причинно-следственной связи. В этом случае явление – причина испытывает обратное воздействие со стороны собственного следствия; причина и следствие взаимно влияют друг на друга, выполняют практически одновременно роль и причины, и следствия.

Отражение можно рассматривать как информационный механизм. В памяти объектов происходит запоминание, или запечатление, продуктов взаимодействия, что позволяет объектам избирательно реагировать на последующие взаимодействия. То, что хранится в памяти объектов, обычно называют информацией.

Информация имеется в постоянном наличии в окружающем нас мире в составе электромагнитных колебаний светового диапазона волн в виде различных видов модуляции (кодирования) этих электромагнитных колебаний. Эта информация существует объективно, независимо от воли и сознания людей. Информация не является изобретением человека, человек только научился ее дополнительно кодировать и декодировать в своих практических интересах, используя это ее удивительное свойство. Электромагнитное поле не единственный носитель информации - информацию несут и другие физические поля, например гравитационное поле.

Таким образом, системные правила и ограничения кодируются и выполняются при помощи информационных свойств объектов (отражения).

Рассмотрим, как формируются информационные свойства. Стабильность возникающих структур достигается через процесс приспособления к возмущениям. Любая система находится в изменчивой среде и вынуждена реагировать на происходящие изменения.

Стимулом является то, что изменяет работу системы. За стимул следует принимать такое вмешательство, которое так или иначе отразится на действиях системы, будучи не слишком незначительным, чтобы не отразиться на ее деятельности, и не слишком сильным, чтобы ее разрушить. Динамика системы (ее поведение) определяется ее реакциями на изменения среды. Реакция системы есть ее действие, которое должно интерпретироваться в качестве следствия стимулов. В общем, это означает, что система избегает стимулов или как-то по-другому противодействует стимулам, нарушающим ее деятельность, и воспринимает или стремится усилить стимулы, способствующие ее деятельности. Если она подтверждает такое свое поведение при всех обстоятельствах, мы будем называть ее действующей. Действенность не эквивалентна самосознанию; система не обязана судить о важности стимулов. Все, что ей нужно, так это механизм, регистрирующий полезность или вредность стимулов, но эти термины в данном случае не несут этической нагрузки. Если система обладает критерием устойчивой работы, она может быть организована для работы по благоприятному для нее критерию.

Реагирование осуществляется на основе правил спецификации системы. Пока изменения в среде остаются в рамках ограничений, внутренних и внешних правил, система продолжает существовать. Если характер изменений выходит за эти рамки, система разрушается.

Реакция на изменения, или обратная связь, проявляется в различных состояниях системы. При изменении в среде система переходит в адаптирующее к этому изменению состояние.

Под состоянием системы будем понимать такую совокупность параметров, характеризующих функционирование системы, которая однозначно определяет ее последующие изменения.

Наиболее наглядно состояние системы определяется через степени свободы, т.е. параметры, которыми можно управлять. Управляемость системы определяется ее степенями свободы. Чем больше степеней свободы, тем больше имеется возможностей для управления. Это понятие введено в механике и означает число независимых координат, однозначно описывающих положение системы.

Состояние системы определяется состояниями объектов ансамбля, их пространственно-временной конфигурацией, характером взаимодействия между собой. Внутренние и внешние правила выполняются при всех состояниях системы. Прекращение выполнения правил означает прекращение существования системы, а значит уже не будет никаких ее состояний.

Ничто не запрещает системе менять свои состояния вне зависимости от среды, то есть иметь внутреннюю динамику. Таким образом, вся совокупность состояний системы определяется внешними (изменения среды) и внутренними процессами.

Состояния системы и ее элементов не определяют саму систему. Состояния являются производной от спецификации системы. Это означает, что сами по себе состояния без внутренних и внешних правил и ограничений существовать не могут. Однако состояния являются средствами кодирования и реализации правил. Иными словами, правила поддерживаются при помощи состояний.

Получается как бы замкнутый круг: без правил нет систем с их состояниями, а без состояний нет правил. Но в самой природе такой вопрос не стоит! Его появление возможно только в результате применения последовательной причинно-следственной логики, свойственной человеку. Суть такой логики состоит в следующем. Сначала появляется причина, затем следствие. Причина всегда предшествует по времени следствию.

В реальности правила формируются вместе с системой. Возникает совокупность внутренних и внешних правил – возникает и система с ее состояниями. С помощью состояний обеспечивается поддержание правил.

Процесс формирования новой системы поддерживают уже существующие системы, и он происходит по правилам этих систем. Правила формирующих систем выступают предпосылками создания правил новой системы. Но до начала данного процесса правила системы, которая будет сформирована, не известны. Сам процесс проходит по сценарию «сначала сделаем, а потом посмотрим, что получится». Процесс не является направленным, предопределенным. Природа «не знает», что получится в результате ее деятельности. Если получается нечто с устойчивой спецификацией, то можно говорить о создании новой системы. Вполне возможно, что процесс не приведет к устойчивой конфигурации. Никакой «трагедии» в этом не будет.

Прогнозирования, как такового, в природе не существует, хотя принципиальная возможность для этого имеется. Коль скоро все происходит по правилам, можно построить формальную (математическую) модель, с помощью которой будут рассчитываться все возможные последующие шаги. Но количество всех возможных комбинаций даже для небольшого числа объектов слишком велико, чтобы можно было делать оперативные вычисления. Поэтому «проще» прибегнуть к методу «проб и ошибок» или его модификации с оценкой возможных явно неблагоприятных и/или явно успешных последующих шагов.

Именно неизвестность конечного набора правил системы до окончания процесса ее формирования и является фундаментальной особенностью материи. Эта особенность дает возможность «проектировать» бесконечное многообразие форм.

Конечно, воспроизводство уже существующей системы происходит по-другому. Здесь заранее известна спецификация создаваемой системы – прототип системы был создан ранее. Спецификация закодирована в системах-строителях, и они обладают некоторой «технологией» воспроизводства ранее созданного прототипа. Допустимые отклонения от «технологии» позволяют создавать не точные клоны, а модификации системы.

Таким образом, следует четко разграничивать процесс создания новой системы и процесс воспроизводства уже существующей. Эти процессы поддерживаются принципиально разными механизмами.

Теперь можно ответить на вопрос о первичности курицы или яйца. Он распадается на два аспекта. Первый аспект – это собственно воспроизводство уже существующей системы. Второй аспект – это возникновение принципа воспроизводства системы самой системой (проблема начала). Именно второй аспект и таит в себе якобы «загадку». Однако идея реализации данного принципа достаточно проста. Необходимо всего лишь прибегнуть к рекурсии, когда система использует саму себя для продуцирования нужной организации. В живой природе этот принцип в различных модификациях используется повсеместно. Все сложные органические системы используют его для своего размножения. Тогда можно предположить, что принцип самопроизводства возник в период создания первых органических систем. Он проявился в одной из новых систем, которая и дала жизнь всему последующему органическому миру. Далее все органические системы уже развивались на основе этого принципа. Именно поэтому и прослеживается некоторая родственность у всех живых организмов. Итак, достаточно каким-то образом реализовать принцип воспроизводства и вопрос о первичности курицы или яйца отпадает.

Природа не имеет цели создания систем, и вообще она не имеет никаких целей (по крайней мере, об этом нам ничего неизвестно). Но материя имеет собственную логику, никогда не меняющиеся фундаментальные законы. Материя может существовать только в организованных формах, базирующихся на правилах. Поэтому на основе уже существующих правил могут формироваться системы с новыми правилами и т.д. Пока существует система, буду существовать и правила, поддерживаемые ее состояниями. С разрушением системы прекращают существовать и соответствующие ей правила. Разрушение происходит по внешним правилам, которые поддерживаются другими системами. Если разрушить системы нижнего уровня, то разрушатся и все системы верхних уровней. Но если системы нижнего уровня опять создаются, то появляется возможность создания вновь всех систем верхних уровней.

Существенным является то, что системы более низкой степени сложности должны стабильно существовать на своем уровне организации прежде, чем возникнет новый уровень порядка. Соответственно, формирование нового уровня заканчивается возникновением сложных самовоспроизводящихся структур. Самовоспроизводящиеся системы являются закономерным результатом (эволюционным аттрактором) в процессах самоорганизации материи на каждом уровне ее существования.

Новые системы получаются «сами собой», по-видимому, потому, что иного пути у материи нет. Все что создано в природе, имеет системно-информационный характер. Системность проявляется через спецификации систем. Информационность проявляется во множестве состояний системы и ее элементов и способности системы интерпретировать свои состояния.

Замечание . Когда говорят о системности природы, имеется в виду, что природные явления могут быть описаны с помощью системной концепции. Разбиение природы на естественные системы – это продукт человеческой деятельности.?

Любая сложная система, выполняющая целенаправленные операции, может быть представлена как информационная система, обрабатывающая информацию и использующая ее для своего внутреннего регулирования. Причиной всякого действия такой системы является некоторая существующая в ней программа. Соответственно, таким образом может быть описана и самовоспроизводящаяся система: для того, чтобы произвести свою копию, она должна иметь источник информации, содержащий описание самой себя.

Внутри системы могут быть два источника такой информации:

а) некоторый объект, элемент системы, содержащий код (описание) данной системы, который может быть также назван «инструкцией» (если понимать информацию в первую очередь как алгоритм изготовления копии)

б) сама система представляет первый и главный источник информации о себе, которая может быть получена через наблюдение

Соответственно, система может осуществлять воспроизводство самой себя через

а) исполнение инструкций, которые

• записаны, считываются и реализуются формальным, явным образом (машина, исполняющая программу);
• скрыты внутри свойств некоторого компонента системы и раскрываются в течение периода существования системы (например, «распаковка» генетической информации в новом организме в процессе онтогенетического развития, или свойства химических соединений поддерживают гетерокаталитическую реакцию);

б) различные формы самонаблюдения и самокопирования, когда исходная структура тиражируется путем последовательного отыскания в окружающей среде схожих элементов и приведение копии в соответствие с оригиналом (как при изготовлении скульптуры художник передает копии определенное сходство с моделью);

в) комбинации вариантов «а» и «б».

Таким образом, в любой самовоспроизводящейся системе, помимо структуры, предоставляющей информацию (условно назовем ее «блок инструкций»), должна существовать структура, эту информацию интерпретирующая и по ней «выстраивающая» копию системы (ее условно можно назвать «блок исполнения инструкций»). В новой скопированной системе должны, как минимум, присутствовать, такие же блок инструкций и блок исполнения инструкций.

Информация самовоспроизводящейся системы о себе самой, требуемая для самовоспроизводства, не обязательно должна быть программой конструирования в явном виде. Вполне достаточно, чтобы система была способна сохранять некоторое описание себя самой (вместо инструкций), если система обладает способностью читать это описание и превращать его в необходимую активность по конструированию. Поэтому слова «инструкция» и «блок исполнения инструкций» не следует понимать прямо; это скорее дань традиции изложения моделей.

Сложность. Понятие сложности тесно связано с такими понятиями, как комплексность, многоуровневость, размерность. Сложным становится все то, что состоит из большого числа связанных между собой объектов. Сложными считаются системы с большим числом иерархических уровней, т.е. с глубоким уровнем вложенности одних систем в другие.

Система может быть сложной как на структурном, так и на функциональном уровне. Структурная сложность возрастает с увеличением числа взаимодействующих субъединиц, процента взаимосвязей между ними, попарных или более сложных, и с изменением плотности вероятности интенсивности взаимодействия между отдельными субъединицами.

На функциональном (динамическом) уровне сложность возрастает с увеличением минимальной длины (самого сжатого) алгоритма, пользуясь которым мы можем полностью восстановить поведение системы.

К понятию сложности тесно примыкает понятие энтропии.

Традиционно представление, что там, где нет порядка, имеется беспорядок (хаос), альтернативой организации является дезорганизация. Количественной мерой беспорядка, дезорганизации, неопределенности в системе служит энтропия . Негэнтропия представляет собой количественную меру упорядоченности системы и измеряется в тех же единицах, что и энтропия. Негэнтропию можно считать эквивалентной информации.

В бэкмологии подход к беспорядку, дезорганизации несколько иной. Как такового беспорядка в системе быть не может.

Система формируется на основе организации, порядок которой устанавливается с помощью внутренних и внешних правил. Пока эти правила выполняются, система существует. Прекращение выполнения правил приводит к разрушению системы. Неисполнение части правил приводит к трансформации системы в другую систему. Разница в правилах между старой и новой системой может быть названа беспорядком, или дезорганизацией, по отношению к новой системе.

Допустим, в системе происходят нерегламентированные правилами процессы, то есть объекты системы вступают между собой и с объектами среды в «неуставные» отношения, и эти отношения не позволяют выполнять все правила системы. Тогда неисполняемые правила являются тем беспорядком, на который будет отличаться исходная система от результирующей, получаемой из исходной путем исключения из нее этих (неисполняемых) правил. Это будет деструктивным беспорядком.

Теперь допустим, в системе происходят нерегламентированные правилами процессы, то есть объекты системы вступают между собой и с объектами среды в «неуставные» отношения, и эти отношения не мешают выполнению всех правил системы. Данные отношения можно считать конструктивным беспорядком, если в результате их прекращения возникнут сложности с выполнением правил системы. Иначе говоря, «неуставные» отношения можно было бы включить в состав правил системы, получив теоретическую систему. Разница в правилах между теоретической и фактической системами составляют конструктивный беспорядок по отношению к фактической системе.

С ростом сложности системы увеличивается вероятность ее дезорганизации, поскольку большее число объектов системы может вступать в «неуставные» отношения.

Структурная иерархическая теория (известная так же, как раздел «теории сложности») изучает способы сочетания компонент системы (а) для достижения компромисса в конфликте между сложностью и устойчивостью и (б) для проектирования действующей системы с заранее заданным функциональным репертуаром из возможно меньшего числа компонент.

Сложность системы проявляется в ее многоцелевом характере. Сложные системы объединяют в себе совокупность различных взаимосвязанных возможностей. Уже само их описание может представлять собой нетривиальную задачу.

Сложность системы может также возникать из-за неверного ее описания. Например, можно взять фирму и перечислить все правила, по которым она действует. А можно представить фирму в виде подсистем, и отдельно перечислить правила по каждой из подсистем и правила взаимодействия подсистем. Первое описание по сравнению со вторым вызывает куда больше сложностей при управлении фирмой.

Классификация. Многообразие иерархических систем предопределяет и самые различные подходы к их классификации. Эти классификации носят многовариантный характер. В общем случае можно определить четыре основных класса иерархических систем, различие которых связано с природой системы, ее сущностью и характером.

Первый класс систем - это те, что существуют в объективной действительности, в неживой и живой природе, обществе. Ядро атома, молекула, организм, человек, общество _ это как раз те системы, которые человек не создавал, не конструировал, не решал при их создании проблемных вопросов. Они возникли, становились, совершенствовались и развивались независимо от целей, воли и сознания человека. Они просто есть в действительности, и с их существованием человек не может не считаться. Человек познает их, отражает в своем сознании.

Второй класс – системы концептуальные, идеальные, с различной степенью полноты и точности, в той или иной мере отражающие реальные системы. Иногда эти системы называют абстрактными. И самое обычное восприятие, и глубокое научное понятие, и научные дисциплины, и теории - это тоже концептуальные системы. Концептуальные системы объективны по источнику, происхождению, поскольку их первоисточником является объективно существующая действительность. Эти системы объективны и в том смысле, что мозг, где формируются мысли, является материальным телом, высшим продуктом природы. Кроме того, в основе мыслительных процессов лежат физиологические процессы, а они тоже материальны.

Третий класс – это системы, которые спроектированы, сконструированы и созданы человеком в определенных, нужных для человека целях. Эти системы называют искусственными или антропогенными. Они создаются человеком по заранее разработанному проекту, плану. Характерно, что искусственные системы проектируются и конструируются не произвольно, не так как этого захочется тому или иному разработчику системы, а из материалов природы (вещественных или человеческих), по законам природы (естественным или общественным). Любая созданная вопреки требованиям объективной реальности система не будет работать нормально, не будет оптимально функционировать.

Четвертый класс систем – гибридные системы, или антропотехнические. В этих системах органически слиты элементы, являющиеся продуктом естественной или общественной природы, а также элементы, созданные человеком. Эти системы весьма близки и к естественным, и к искусственным. В подавляющих случаях это системы типа «человек-машина».

Разумеется, эта классификация систем носит чрезвычайно общий характер. В их основу могут быть положены другие признаки, принципы и основания. Так, существуют определения простых и сложных систем, динамических и статических, механических и органических, открытых и замкнутых, управляемых и не управляемых, самоорганизованных и не организованных, организационных и социальных и т.д. В основе классификаций систем или отдельной системы может лежать функциональный, структурный, информационный или управленческий аспект. Однако общей чертой большинства классификаций систем характерна строгая иерархичность их построения. Эта многоуровневость строения и является общей чертой, объединяющей все сложные системы, независимо от их природы и принадлежности к тому или иному классу систем.