Системы систем. «Теория систем и системный анализ

Существует множество понятий системы. Рассмотрим понятия, которые наиболее полно раскрывают ее существенные свойства (рис. 1).

Рис. 1. Понятие системы

«Система – это комплекс взаимодействующих компонентов».

«Система – это множество связанных действующих элементов».

«Система – это не просто совокупность единиц... а совокупность отношений между этими единицами».

И хотя понятие системы определяется по-разному, обычно все-таки имеется в виду, что система представляет собой определенное множество взаимосвязанных элементов, образующих устойчивое единство и целостность, обладающее интегральными свойствами и закономерностями.

Мы можем определить систему как нечто целое, абстрактное или реальное, состоящее из взаимозависимых частей.

Системой может являться любой объект живой и неживой природы, общества, процесс или совокупность процессов, научная теория и т. д., если в них определены элементы, образующие единство (целостность) со своими связями и взаимосвязями между ними, что создает в итоге совокупность свойств, присущих только данной системе и отличающих ее от других систем (свойство эмерджентности).

Система (от греч. SYSTEMA, означающего «целое, составленное из частей») представляет собой множество элементов, связей и взаимодействий между ними и внешней средой, образующих определенную целостность, единство и целенаправленность. Практически каждый объект может рассматриваться как система.

Система – это совокупность материальных и нематериальных объектов (элементов, подсистем), объединенных какими-либо связями (информационными, механическими и др.), предназначенных для достижения определенной цели и достигающих ее наилучшим образом. Система определяется как категория, т.е. ее раскрытие производится через выявление основных, присущих системе свойств. Для изучения системы необходимо ее упростить с удержанием основных свойств, т.е. построить модель системы.

Система может проявляться как целостный материальный объект, представляющий собой закономерно обусловленную совокупность функционально взаимодействующих элементов.

Важным средством характеристики системы являются ее свойства . Основные свойства системы проявляются через целостность, взаимодействие и взаимозависимость процессов преобразования вещества, энергии и информации, через ее функциональность, структуру, связи, внешнюю среду.

Свойство – это качество параметров объекта, т.е. внешние проявления того способа, с помощью которого получают знания об объекте. Свойства дают возможность описывать объекты системы. При этом они могут изменяться в результате функционирования системы . Свойства – это внешние проявления того процесса, с помощью которого получается знание об объекте, ведется за ним наблюдение. Свойства обеспечивают возможность описывать объекты системы количественно, выражая их в единицах, имеющих определенную размерность. Свойства объектов системы могут изменяться в результате ее действия.

Выделяют следующиеосновные свойства системы :

· Система есть совокупность элементов . При определенных условиях элементы могут рассматриваться как системы.

· Наличие существенных связей между элементами . Под существенными связями понимаются такие, которые закономерно, с необходимостью определяют интегративные свойства системы.

· Наличие определенной организации , что проявляется в снижении степени неопределенности системы по сравнению с энтропией системоформирующих факторов, определяющих возможность создания системы. К этим факторам относят число элементов системы, число существенных связей, которыми может обладать элемент.

· Наличие интегративных свойств , т.е. присущих системе в целом, но не свойственных ни одному из ее элементов в отдельности. Их наличие показывает, что свойства системы, хотя и зависят от свойств элементов, но не определяются ими полностью. Система не сводится к простой совокупности элементов; декомпозируя систему на отдельные части, нельзя познать все свойства системы в целом.

· Эмерджентностъ – несводимость свойств отдельных элементов и свойств системы в целом.

· Целостность – это общесистемное свойство, заключающееся в том, что изменение любого компонента системы оказывает воздействие на все другие ее компоненты и приводит к изменению системы в целом; и наоборот, любое изменение системы отзывается на всех компонентах системы.

· Делимость – возможна декомпозиция системы на подсистемы с целью упрощения анализа системы.

· Коммуникативность . Любая система функционирует в окружении среды, она испытывает на себе воздействия среды и, в свою очередь, оказывает влияние на среду. Взаимосвязь среды и системы можно считать одной из основных особенностей функционирования системы, внешней характеристикой системы, в значительной степени определяющей ее свойства.

· Системе присуще свойство развиваться , адаптироваться к новым условиям путем создания новых связей, элементов со своими локальными целями и средствами их достижения. Развитие – объясняет сложные термодинамические и информационные процессы в природе и обществе.

· Иерархичность . Под иерархией понимается последовательная декомпозиция исходной системы на ряд уровней с установлением отношения подчиненности нижележащих уровней вышележащим. Иерархичность системы состоит в том, что она может быть рассмотрена как элемент системы более высокого порядка, а каждый ее элемент, в свою очередь, является системой.

· Важным системным свойством является системная инерция, определяющая время, необходимое для перевода системы из одного состояния в другое при заданных параметрах управления.

· Многофункциональность – способность сложной системы к реализации некоторого множества функций на заданной структуре, которая проявляется в свойствах гибкости, адаптации и живучести.

· Гибкость – это свойство системы изменять цель функционирования в зависимости от условий функционирования или состояния подсистем.

· Адаптивность – способность системы изменять свою структуру и выбирать варианты поведения сообразно с новыми целями системы и под воздействием факторов внешней среды. Адаптивная система – такая, в которой происходит непрерывный процесс обучения или самоорганизации.

· Надежность – это свойство системы реализовывать заданные функции в течение определенного периода времени с заданными параметрами качества.

· Безопасность – способность системы не наносить недопустимые воздействия техническим объектам, персоналу, окружающей среде при своем функционировании.

· Уязвимость – способность получать повреждения при воздействии внешних и (или) внутренних факторов.

· Структурированность – поведение системы обусловлено поведением ее элементов и свойствами ее структуры.

· Динамичность – это способность функционировать во времени.

· Наличие обратной связи .

Любая система имеет цель и ограничения. Цель системы может быть описана целевой функцией U1 = F (х, у, t, ...), где U1 – экстремальное значение одного из показателей качества функционирования системы.

Поведение системы можно описать законом Y = F(x), отражающим изменения на входе и выходе системы. Это и определяет состояние системы.

Состояние системы – это мгновенная фотография, или срез системы, остановка ее развития. Его определяют либо через входные взаимодействия или выходные сигналы (результаты), либо через макропараметры, макросвойства системы. Это совокупность состояний ее n элементов и связей между ними. Задание конкретной системы сводится к заданию ее состояний, начиная с зарождения и кончая гибелью или переходом в другую систему. Реальная система не может находиться в любом состоянии. На ее состояние накладывают ограничения – некоторые внутренние и внешние факторы (например, человек не может жить 1000 лет). Возможные состояния реальной системы образуют в пространстве состояний системы некоторую подобласть Z СД (подпространство) – множество допустимых состояний системы.

Равновесие – способность системы в отсутствие внешних возмущающих воздействий или при постоянных воздействиях сохранять свое состояние сколь угодно долго.

Устойчивость – это способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних или внутренних возмущающих воздействий. Эта способность присуща системам, когда отклонение не превышает некоторого установленного предела.

3. Понятие структуры системы .

Структура системы – совокупность элементов системы и связей между ними в виде множества.Структура системы означает строение, расположение, порядок и отражает определенные взаимосвязи, взаимоположение составных частей системы, т.е. ее устройства и не учитывает множества свойств (состояний) ее элементов.

Система может быть представлена простым перечислением элементов, однако чаще всего при исследовании объекта такого представления недостаточно, т.к. требуется выяснить, что представляет собой объект и что обеспечивает выполнение поставленных целей.

Рис. 2. Структура системы

Понятие элемента системы. По определению элемент – это составная часть сложного целого. В нашем понятии сложное целое – это система, которая представляет собой целостный комплекс взаимосвязанных элементов.

Элемент – часть системы, обладающая самостоятельностью по отношению ко всей системе и неделимая при данном способе выделения частей. Неделимость элемента рассматривается как нецелесообразность учета в пределах модели данной системы его внутреннего строения.

Сам элемент характеризуется только его внешними прояв­лениями в виде связей и взаимосвязей с остальными элемен­тами и внешней средой.

Понятие связи. Связь – совокупность зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы. Установить связь между двумя элементами – это значит выявить наличие зависимостей их свойств. Зависимость свойств элементов может иметь односторонний и двусторонний характер.

Взаимосвязи – совокупность двухсторонних зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы.

Взаимодействие – совокупность взаимосвязей и взаимоотношений между свойствами элементов, когда они приобретают характер взаимосодействия друг другу.

Понятие внешней среды. Система существует среди других материальных или нематериальных объектов, которые не вошли в систему и объединяются поняти­ем «внешняя среда» – объекты внешней среды. Вход характеризует воздействие внешней среды на систему, выход – воздействие системы на внешнюю среду.

По сути дела, очерчивание или выявление системы есть разделение некоторой области материального мира на две части, одна из которых рассматривается как система – объект анализа (синтеза), а другая – как внешняя среда.

Внешняя среда – набор существующих в пространстве и во времени объектов (систем), которые, как предполагается, оказывают действие на систему.

Внешняя среда – это совокупность естественных и искусственных систем, для которых данная система не является функциональной подсистемой.

Типы структур

Рассмотрим ряд типовых структур систем, использующихся при описании организационно-экономических, производственных и технических объектов.

Обычно понятие "структура" связывают с графическим отображением элементов и их связей. Однако структура может быть представлена и в матричной форме, форме теоретико-множественного описания, с помощью языка топологии, алгебры и других средств моделирования систем .

Линейная (последовательная) структура (рис. 8) характеризуется тем, что каждая вершина связана с двумя соседними При выходе из строя хотя бы одного элемента (связи) структура разрушается. Примером такой структуры является конвейер.

Кольцевая структура (рис. 9) отличается замкнутостью, любые два элемента обладают двумя направлениями связи. Это повышает скорость общения, делает структуру более живучей.

Сотовая структура (рис. 10) характеризуется наличием резервных связей, что повышает надежность (живучесть) функционирования структуры, но приводит к повышению ее стоимости.

Многосвязная структура (рис. 11) имеет структуру полного графа. Надежность функционирования максимальная, эффективность функционирования высокая за счет наличия кратчайших путей, стоимость - максимальная.

Звездная структура (рис. 12) имеет центральный узел, который выполняет роль центра, все остальные элементы системы являются подчиненными.

Графовая структура (рис. 13) используется обычно при описании производственно-технологических систем.

Сетевая структура (сеть) - разновидность графовой структуры, представляющая собой декомпозицию системы во времени.

Например, сетевая структура может отображать порядок действия технической системы (телефонная сеть, электрическая сеть и т. п.), этапы деятельности человека (при производстве продукции - сетевой график, при проектировании - сетевая модель, при планировании - сетевая модель, сетевой план и т. д.).

Иерархическая структура получила наиболее широкое распространение при проектировании систем управления, чем выше уровень иерархии, тем меньшим числом связей обладают его элементы. Все элементы кроме верхнего и нижнего уровней обладают как командными, так и подчиненными функциями управления.

Иерархические структуры представляют собой декомпозицию системы в пространстве. Все вершины (узлы) и связи (дуги, ребра) существуют в этих структурах одновременно (не разнесены во времени).

Иерархические структуры, в которых каждый элемент нижележащего уровня подчинен одному узлу (одной вершине) вышестоящего (и это справедливо для всех уровней иерархии), называют древовидными структурами (структурами типа "дерева"; структурами, на которых выполняются отношения древесного порядка, иерархическими структурами с сильными связями) (рис 14, а).

Структуры, в которых элемент нижележащего уровня может быть подчинен двум и более узлам (вершинам) вышестоящего уровня, называют иерархическими структурами со слабыми связями (рис 14, б).

В виде иерархических структур представляются конструкции сложных технических изделий и комплексов, структуры классификаторов и словарей, структуры целей и функций, производственные структуры, организационные структуры предприятий.

В общем случае термин иерархия шире, он означает соподчиненность, порядок подчинения низших по должности и чину лиц высшим, возник как наименование "служебной лестницы" в религии, широко применяется для характеристики взаимоотношений в аппарате управления государством, армией и т.д., затем концепция иерархии была распространена на любой согласованный по подчиненности порядок объектов.

Таким образом, в иерархических структурах важно лишь выделение уровней соподчиненности, а между уровнями и компонентами в пределах уровня могут быть любые взаимоотношения. В соответствии с этим существуют структуры, использующие иерархический принцип, но имеющие специфические особенности, и их целесообразно выделить особо.

это структура, рассматриваемая в отношении определенной функции. Более подробный анализ понятия "система" позволяет выделить следующие общие моменты, присущие любой системе. Во-первых, "система" представляет собой нечто целостное, отличное от окружающей ее среды; во-вторых, эта целостность носит функциональный характер, в-третьих, система представляется дифференцируемой на конечное множество взаимосвязанных элементов, обладающих вполне определенными свойствами; в-четвертых, отдельные, элементы взаимосодействуют в плане общего назначения системы, в-пятых, свойства системы не сводятся к свойствам, образующих ее компонентов; в-шестых, система находится в информационном и энергетическом взаимодействии с окружающей средой; в-седьмых, система изменяет характер функционирования в зависимости от информации о полученных результатах; в-восьмых, системы могут обладать свойствами адаптивности. Целесообразно отметить, что один и тот же результат может быть достигнут разными системами, а в одной и той же структуре одни и те же элементы могут группироваться в разные системы, в зависимости от целевого назначения.

Система всегда носит функциональный характер, поэтому понятия "система" и "функциональная система" следует рассматривать как синонимы.

СИСТЕМА

сложный объект - совокупность качественно различных достаточно устойчивых элементов, взаимно связанных сложными и динамическими отношениями. Система как целое не сводится к "сумме своих частей", но проявляет системные свойства, коими не обладает ни одна из составных частей системы. Она подчиняется особым законам, не сводимым и не выводимым из законов функционирования отдельных элементов или частных связей, между ними. Это понятие изошло из теории систем, пограничной с математикой и кибернетикой, но стало общенаучным.

СИСТЕМА (ОРГАНИЗМА)

Совокупность органов и тканей, взаимосвязанных анатомически и функционально, отличающихся структурной общностью и эмбриогенетически.

С. АФФЕРЕНТНАЯ. Часть нервной системы, преобразующая энергию поступающих раздражений в нервные импульсы, поступающие в ЦНС.

С. ВЕСТИБУЛОМОЗЖЕЧКОВАЯ. Охватывает вестибулярные ядра ствола головного мозга, вестибулярный отдел мозжечка и их проводящие пути. Регулирует положение тела и его частей в пространстве, сохранение равновесия тела, координацию движений.

С. ЛИМБИЧЕСКАЯ. Включает участки коры головного мозга, расположенные на медиальной поверхности полушарий, связанные с ними проводящими путями базальные ядра, часть ядер гипоталамуса, гипоталамус, поводок. Выполняет функцию регулятора сна и бодрствования, эмоций, мотиваций и других наиболее общих состояний и реакций организма.

С. НЕРВНАЯ. Включает в себя нервные клетки (нейроны) и вспомогательные элементы. Осуществляет регуляцию и координацию всех органов и систем организма в их адаптации к условиям внешней среды.

С. НЕРВНАЯ ВЕГЕТАТИВНАЯ. Иннервирует внутренние органы, гладкие мышцы, железы, кровеносные и лимфатические сосуды, осуществляет адаптационно-трофическую функцию. Разделяется на симпатическую и парасимпатическую части.

Син.: С. нервная автономная.

С. НЕРВНАЯ ТРОФОТРОПНАЯ. Отдел С. нервной вегетативной, осуществляет функции регуляции анаболизма и поддержания гомеостаза в периоды отдыха.

С. НЕРВНАЯ ЦЕНТРАЛЬНАЯ. Включает головной и спинной мозг.

С. НЕРВНАЯ ЭРГОТРОПНАЯ. Регулирует катаболизм, осуществляет обеспечение приспособления к изменению условий окружающей среды, физическую и психическую деятельность. Как и С. нервная трофотропная, не связана с определенной структурной основой.

С. ПИРАМИДНАЯ. Включает проводящие пути, идущие от коры прецентральных извилин к двигательным ядрам и передним рогам спинного мозга (пирамидные пути). Участвует в организации произвольных движений.

С. СЕНСОРНАЯ. Включает С. афферентную и органы чувств.

С. СТРИОПАЛЛИДАРНАЯ. Часть экстрапирамидной (ядра полосатого тела и их проводящие, афферентные и эфферентные, пути).

С. ЭКСТРАПИРАМИДНАЯ Включает проекционные эфферентные пути от коры головного мозга, ядра полосатого тела, некоторые ядра ствола, мозжечок. Руководит координацией движений, осуществляет регуляцию мышечного тонуса.

С. ЭФФЕРЕНТНАЯ. Осуществляет передачу нервных импульсов из ЦНС к исполнительным органам (мышцам, железам и др.).

СИСТЕМА

1. В переводе с греческого означает организованное целое. Это значение термина сохраняется в большинстве специализированных контекстов, в которых он встречается. Фактически из-за ширины и разнообразия способов употребления этот термин редко встречается изолированно, он чаще модифицируется или определяется другим (одним или более) термином или фразой, например, кровеносная система, динамическая система, открытая система, нервная система и т.д. 2. Более или менее хорошо структурированный набор идей, предположений, понятий и интерпретативных тенденций, который служит для того, чтобы структурировать данные в определенной научной области, например, система Коперника в астрономии, или любая из школ в психологии, например, бихевиоризм, структурализм и т.д. 3. Более узкое значение – определенным образом организованные или взаимосвязанные вещи (объекты, механизмы, стимулы и т.д.); см. конфигурация.

Система

это комплекс объектов, а также взаимоотношения между объектами и их атрибутами (определениями). В качестве объектов семейной системы, являющихся ее составными частями, выступают подсистемы (супружеская, детско-родительская, сиблинговая и индивидуальная), в то время как атрибуты представляют собой свойства подсистем.

Система

от греч. systema - составленное из частей, соединенное) - совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях между собой и образующих определенную целостность, единство, качество.

СИСТЕМА

от греч. syst?ma – составленное из частей, соединенное) – совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях между собой и образующих определенную целостность, единство. Понятие «C.» играет важную роль в философии, науке, технике и практической деятельности. Начиная с середины ХХ в. ведутся интенсивные разработки в области системного подхода и общей теории систем. Для С. характерно не только наличие связей и отношений между образующими ее элементами (определенная организованность), но и неразрывное единство со средой, во взаимоотношениях с которой C. проявляет свою целостность. Любая C. м. б. рассмотрена как элемент C. более высокого порядка, в то время как ее элементы могут выступать в качестве C. более низкого порядка. Для большинства C. характерно наличие процессов передачи информации и управления. K наиболее сложным типам C. относятся целенаправленные С, поведение которых подчинено достижению определенной цели, и самоорганизующиеся C., способные в процессе своего функционирования изменять свою структуру. Для многих сложных C. (живых, социальных и т. д.) характерно существование разных по уровню, часто не согласующихся целей, кооперирование и конфликт этих целей и т. д. Конфликт является классической социальной С, имеющей свою структуру, функции, информационную подсистему и др. Конфликт входит как один из компонентов в С. более высокого порядка. Системный подход к исследованию конфликтов является одним из наиболее перспективных на сегодняшнем этапе развития отечественной конфликтологии.

Система

греч. systema – соединение, целое, состоящее из частей). Совокупность каких-либо компонентов, взаимосвязанных и взаимодействующих, имеющих общие происхождение и общие черты строения и выполняемых функций.

СИСТЕМА

от греч. systema - целое, составленное из частей; соединение] - 1) множество закономерно связанных друг с другом элементов (предметов, явлений, взглядов, знаний и т.д.), представляющее собой определенное целостное образование, единство. Выделяют материальные и абстрактные С. Первые подразделяются на С. неорганической природы и живые С. Абстрактные С. - понятия, гипотезы, теории, научные знания о С., лингв. (языковые), формализованные, логические С. и др. 2) физиол. совокупность тканей, органов, их частей, представляющих собой определенное единство и связанных общей функцией (см., напр., Нервная система, Дыхательная система)

СИСТЕМА

от греч. systema - составленное из частей, соединение) - совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях между собой и образующих определенную целостность, единство. Понятие С. играет важную роль в науке, технике, практической деятельности. Велико его значение для психологии вообще и инженерной психологии в частности. Изучение С. ведется с позиций системного подхода, общей теории систем, системотехники. Большую роль для понимания механизмов С. управления (больших, сложных С.) сыграли кибернетика и ряд смежных с ней технических дисциплин. Для С. характерно не только наличие связей и отношений между образующими ее элементами (определенная организованность), но и неразрывное единство со средой, во взаимодействии с которой С. проявляет свою целостность. Любая С. может быть рассмотрена как элемент С. более высокого порядка, в то время как ее элементы могут выступать в качестве С. более низкого порядка. Напр., человек, являясь элементом СЧМ, в качестве входящих в него элементов содержит нервную систему, сердечно-сосудистую систему и др. Иерархичность, многоуровневость характеризуют строение, морфологию С. и ее поведение, функционирование: отдельные уровни С. обусловливают определенные аспекты ее поведения, а целостное функционирование оказывается результатом взаимодействия всех ее сторон, уровней. Для большинства С. характерно наличие в них процессов передачи информации и управления. В наиболее общем плане С. делятся на материальные и абстрактные (идеальные). Первые, в свою очередь, включают С. неорганической природы (технические, геологические и др.), живые С, особый класс материальных С. образуют социальные С. Абстрактные С. являются продуктом человеческого мышления (напр., С. психологических понятий, С. стандартов безопасности труда и т. п.). По степени сложности различают простые и сложные С, для последних характерны существование различных по уровню, часто не согласующихся между собой целей, кооперирование и конфликт этих целей и т. д. К наиболее сложным относятся целеустремленные С. По величине и размерам могут быть малые и большие С, причем большая С. не всегда является сложной и наоборот. При использовании других оснований классификации выделяются статичные (не меняющие своего состояния с течением времени) и динамичные (меняющие свое состояние; человек) С.; детерминированные и стохастические (вероятностные) С. Для последней знание значений переменных в данный момент времени позволяет, в отличие от статичных С, только предсказать вероятность распределения значений этих переменных в последующие моменты времени. По характеру взаимоотношения С. и среды С. делятся на закрытые - замкнутые (в них не поступает и из них не выделяется вещество, происходит только обмен энергией) и открытые - не замкнутые (в них постоянно происходит ввод-вывод не только энергии, но и вещества). По второму закону термодинамики каждая закрытая С. в конечном итоге достигает состояния равновесия. Рост научно-технического прогресса привел к необходимости разработки и создания автоматизированных С. управления в различных отраслях народного хозяйства. Теоретические вопросы создания таких С. разрабатываются в теориях иерархических, многоуровневых С, целенаправленных С, в своем функционировании стремящихся к достижению определенных целей), самоорганизующихся С. (способных менять свою организацию, структуру) и др. Сложность, многокомпонентность, стохастичность и др. важнейшие особенности современных технических С. потребовали разработки теорий СЧМ, сложных систем, системотехники, системного анализа.

Как в трудах Людвига фон Берталанфи и в сочинениях Александра Богданова , так и в трудах менее значительных авторов, рассматриваются некоторые общесистемные закономерности и принципы функционирования и развития сложных систем . Среди таковых традиционно принято выделять:

• гипотеза семиотической непрерывности «Онтологическая ценность системных исследований, как можно думать, определяется гипотезой, которую можно условно назвать „гипотезой семиотической непрерывности“. Согласно этой гипотезе , система есть образ её среды. Это следует понимать в том смысле, что система как элемент универсума отражает некоторые существенные свойства последнего»::93. «Семиотическая» непрерывность системы и среды распространяется и за пределы собственно структурных особенностей систем, экстраполируясь также и на динамику их развёртывания. «Изменение системы есть одновременно и изменение её окружения, причём источники изменения могут корениться как в изменениях самой системы, так и в изменениях окружения. Тем самым исследование системы позволило бы вскрыть кардинальные диахронические трансформации окружения» :94 . В известном смысле данная гипотеза представляет собой лишь половину истины, поскольку в данном случае не берутся в расчёт собственные, внутренние потенциалы системного центра, собственно, и организующего процессы в системе, оформляющиеся на границе системного центра и его среды;
• принцип обратной связи Положение, согласно которому устойчивость в сложных динамических формах достигается за счёт замыкания петель обратной связи: «если действие между частями динамической системы имеет этот круговой характер, то мы говорим, что в ней имеется обратная связь»:82. Принцип обратной афферентации , сформулированный академиком Анохиным П. К. , являющийся в свою очередь конкретизацией принципа обратной связи, фиксирует что регулирование осуществляется «на основе непрерывной обратной информации о приспособительном результате»;
• принцип организационной непрерывности (А. А. Богданов) утверждает, что любая возможная система обнаруживает бесконечные «различия» на её внутренних границах, и, как следствие, любая возможная система принципиально разомкнута относительно своего внутреннего состава (то есть открыта к его поэлементной и даже комплексной модификации), и тем самым она связана в тех или иных цепях опосредования со всем универсумом - со своей средой, со средой среды и т. д. Данное следствие эксплицирует принципиальную невозможность «порочных кругов», понятых в онтологической модальности . «Мировая ингрессия (вхождение с наполнением) в современной науке выражается как принцип непрерывности. Он определяется различно; тектологическая же его формулировка проста и очевидна: между всякими двумя комплексами вселенной, при достаточном исследовании устанавливаются промежуточные звенья, вводящие их в одну цепь ингрессии»:122;
• принцип совместимости (М. И. Сетров), фиксирует, что «условием взаимодействия между объектами является наличие у них относительного свойства совместимости», то есть относительной качественной и организационной однородности: так, прививка различных плодоносящих ветвей между различными плодовыми растениями возможно благодаря их относительной совместимости - но при этом трансплантация тканей от животного к человеку или даже между различными людьми в высшей степени проблематична, и стала возможной лишь в результате развития медицины на протяжении многих тысячелетий;
• принцип взаимно-дополнительных соотношений (сформулировал А. А. Богданов), дополняет закон расхождения, фиксируя, что «системное расхождение заключает в себе тенденцию развития, направленную к дополнительным связям»:198. При этом смысл дополнительных соотношений целиком «сводится к обменной связи: в ней устойчивость целого, системы, повышается тем, что одна часть усваивает то, что дезассимилируется другой, и обратно. Эту формулировку можно обобщить и на все и всякие дополнительные соотношения»:196. Дополнительные соотношения являются характерной иллюстрацией конституирующей (устанавливающей) роли замкнутых контуров обратных связей в определении целостности системы. Необходимой «основой всякой устойчивой системной дифференциации является развитие взаимно-дополнительных связей между её элементами». Данный принцип применим по отношению ко всем деривативам сложно организованных систем;
• закон необходимого разнообразия (У. Р. Эшби). Весьма образная формулировка этого принципа фиксирует, что «только разнообразие может уничтожить разнообразие»:294. Очевидно, что рост разнообразия элементов систем как целых может приводить как к повышению устойчивости (за счёт формирования обилия межэлементных связей и обусловливаемых ими компенсаторных эффектов "действий" ), так и к её снижению (связи могут и не носить межэлементного характера в случае отсутствия совместимости или слабой механизации, напр., и приводить к диверсификации);
• закон иерархических компенсаций (Е. А. Седов) фиксирует, что «действительный рост разнообразия на высшем уровне обеспечивается его эффективным ограничением на предыдущих уровнях». «Этот закон, предложенный российским кибернетиком и философом Е. Седовым, развивает и уточняет известный кибернетический закон Эшби о необходимом разнообразии». Из данного положения следует очевидный вывод: поскольку в реальных системах (в собственном смысле этого слова) первичный материал однороден, следовательно, сложность и разнообразие воздействий регуляторов достигается лишь относительным повышением уровня его организации. Ещё А. А. Богданов неоднократно указывал, что системные центры в реальных системах оказываются более организованными, чем периферические элементы: закон Седова лишь фиксирует, что уровень организации системного центра с необходимостью должен быть выше по отношению к периферическим элементам. Одной из тенденций развития систем является тенденция прямого понижения уровня организации периферических элементов, приводящая к непосредственному ограничению их разнообразия: «только при условии ограничения разнообразия нижележащего уровня можно формировать разнообразные функции и структуры находящихся на более высоких уровнях», т.о. «рост разнообразия на нижнем уровне [иерархии ] разрушает верхний уровень организации». В структурном смысле закон означает, что «отсутствие ограничений… приводит к деструктурализации системы как целого», что приводит к общей диверсификации системы в контексте объемлющей её среды;
• принцип моноцентризма (А. А. Богданов), фиксирует, что устойчивая система «характеризуется одним центром, а если она сложная, цепная, то у неё есть один высший, общий центр»:273. Полицентрические системы характеризуются дисфункцией процессов координации, дезорганизованностью, неустойчивостью и т. д. Подобного рода эффекты возникают при наложении одних координационных процессов (пульсов) на другие, чем обусловлена утрата целостности;
• закон минимума (А. А. Богданов), обобщающий принципы Либиха и Митчерлиха, фиксирует: «устойчивость целого зависит от наименьших относительных сопротивлений всех его частей во всякий момент»:146. «Во всех тех случаях, когда есть хоть какие-нибудь реальные различия в устойчивости разных элементов системы по отношению к внешним воздействиям, общая устойчивость системы определяется наименьшей её частичной устойчивостью». Именуемое также «законом наименьших относительных сопротивлений», данное положение является фиксацией проявления принципа лимитирующего (ограничивающего) фактора: темпы восстановления устойчивости комплекса после нарушающего её воздействия определяются наименьшими частичными, а так как процессы локализуются в конкретных элементах, устойчивость систем и комплексов определены устойчивостью слабейшего её звена (элемента);
• принцип внешнего дополнения (выведен Ст. Биром) «сводится к тому, что в силу теоремы неполноты Гёделя любой язык управления в конечном счёте недостаточен для выполнения стоящих перед ним задач, но этот недостаток может быть устранён благодаря включению „чёрного ящика “ в цепь управления». Непрерывность контуров координации (взаимоупорядочение) достигается лишь посредством специфического устройства гиперструктуры, древовидность которой отражает восходящую линию суммации воздействий. Каждый координатор встроен в гиперструктуру так, что передаёт по восходящей лишь частичные воздействия от координируемых элементов (например, сенсоров). Восходящие воздействия к системному центру подвергаются своеобразному «обобщению» при суммации их в сводящих узлах ветвей гиперструктуры. Нисходящие по ветвям гиперструктуры координационные воздействия (например, к эффекторам) асимметрично восходящим подвергаются «разобобщению» локальными координаторами: дополняются воздействиями, поступающими по обратным связям от локальных процессов. Иными словами, нисходящие от системного центра координационные импульсы непрерывно специфицируются в зависимости от характера локальных процессов за счёт обратных связей от этих процессов.
• теорема о рекурсивных структурах (Ст. Бир) предполагает, что в случае, «если жизнеспособная система содержит в себе жизнеспособную систему, тогда их организационные структуры должны быть рекурсивны »;
• закон расхождения (Г. Спенсер), также известный как принцип цепной реакции : активность двух тождественных систем имеет тенденцию к прогрессирующему накоплению различий. При этом «расхождение исходных форм идёт „лавинообразно“, вроде того как растут величины в геометрических прогрессиях, - вообще, по типу ряда, прогрессивно восходящего»:186. Закон имеет и весьма продолжительную историю: «как говорит Г. Спенсер, „различные части однородной агрегации неизбежно подвержены действиям разнородных сил, разнородных по качеству или по напряжённости, вследствие чего и изменяются различно“. Этот спенсеровский принцип неизбежно возникающей разнородности внутри любых систем… имеет первостепенное значение для тектологии ». Ключевая ценность данного закона заключается в понимании характера накопления «различий», резко непропорционального периодам действия экзогенных факторов среды.
• закон опыта (У. Р. Эшби) охватывает действие особого эффекта, частным выражением которого является то, что « , связанная с изменением параметра , имеет тенденцию разрушать и замещать информацию о начальном состоянии системы»:198. Общесистемная формулировка закона, не связывающая его действие с понятием информации, утверждает, что постоянное «единообразное изменение входов некоторого множества преобразователей имеет тенденцию уменьшать разнообразие этого множества»:196 - в виде множества преобразователей может выступать как реальное множество элементов, где воздействия на вход синхронизированы, так и один элемент, воздействия на который рассредоточены в диахроническом горизонте (если линия его поведения обнаруживает тенденцию возврата к исходному состоянию, и т.с. он описывается как множество). При этом вторичное, дополнительное «изменение значения параметра делает возможным уменьшение разнообразия до нового, более низкого уровня»:196; более того: сокращение разнообразия при каждом изменении обнаруживает прямую зависимость от длины цепи изменений значений входного параметра. Данный эффект в рассмотрении по контрасту позволяет более полным образом осмыслить закон расхождения А. А. Богданова - а именно положение, согласно которому «расхождение исходных форм идёт „лавинообразно“»:197, то есть в прямой прогрессирующей тенденции: поскольку в случае единообразных воздействий на множество элементов (то есть «преобразователей») не происходит увеличения разнообразия проявляемых ими состояний (и оно сокращается при каждой смене входного параметра, то есть силы воздействия, качественных сторон, интенсивности и т. д.), то к первоначальным различиям уже не «присоединяются несходные изменения»:186. В этом контексте становится понятным, почему процессы, протекающие в агрегате однородных единиц имеют силу к сокращению разнообразия состояний последних: элементы подобного агрегата «находятся в непрерывной связи и взаимодействии, в постоянной конъюгации , в обменном слиянии активностей. Именно постольку же и происходит, очевидно выравнивание развивающихся различий между частями комплекса»:187: однородность и однотипность взаимодействий единиц поглощают какие-либо внешние возмущающие воздействия и распределяют неравномерность по площади всего агрегата.
• принцип прогрессирующей сегрегации (Л. фон Берталанфи) означает прогрессирующий характер потери взаимодействий между элементами в ходе дифференциации, однако к оригинальной версии принципа следует добавить тщательно замалчиваемый Л. Фон Берталанфи момент: в ходе дифференциации происходит становление опосредованных системным центром каналов взаимодействий между элементами. Понятно, что происходит потеря лишь непосредственных взаимодействий между элементами, что существенным образом трансформирует принцип. Данный эффект оказывается потерей «совместимости». Является немаловажным то обстоятельство, что сам процесс дифференциации в принципе нереализуем вне централистически регулируемых процессов (в противном случае координация развивающихся частей оказалась бы невозможной): «расхождение частей» с необходимостью не может быть простой потерей взаимодействий, и комплекс не может превращаться в некое множество «независимых каузальных цепей», где каждая такая цепь развивается самостоятельно вне зависимости от остальных. Непосредственные взаимодействия между элементами в ходе дифференциации действительно ослабевают, однако не иначе как по причине их опосредования центром.
• принцип прогрессирующей механизации (Л. фон Берталанфи) является важнейшим концептуальным моментом. В развитии систем «части становятся фиксированными по отношению к определённым механизмам». Первичные регуляции элементов в исходном агрегате «обусловлены динамическим взаимодействием внутри единой открытой системы, которая восстанавливает своё подвижное равновесие. На них накладываются в результате прогрессирующей механизации вторичные механизмы регуляции, управляемые фиксированными структурами преимущественно типа обратной связи». Существо этих фиксированных структур было обстоятельно рассмотрено Богдановым А. А. и наименовано «дегрессией»: в ходе развития систем формируются особые «дегрессивные комплексы», фиксирующие процессы в связанных с ними элементах (то есть ограничивающие разнообразие изменчивости, состояний и процессов). Таким образом, если закон Седова фиксирует ограничение разнообразия элементов нижних функционально-иерархических уровней системы, то принцип прогрессирующей механизации обозначает пути ограничения этого разнообразия - образование устойчивых дегрессивных комплексов: «„скелет“, связывая пластичную часть системы, стремится удержать её в рамках своей формы, а тем самым задержать её рост, ограничить её развитие», снижение интенсивности обменных процессов, относительная дегенерация локальных системных центров и т. д. Следует заметить, что функции дегрессивных комплексов не исчерпываются механизацией (как ограничением разнообразия собственных процессов систем и комплексов), но также распространяются на ограничение разнообразия внешних процессов.
• принцип актуализации функций (впервые сформулировал М. И. Сетров) также фиксирует весьма нетривиальное положение. «Согласно этому принципу объект выступает как организованный лишь в том случае, если свойства его частей (элементов) проявляются как функции сохранения и развития этого объекта», или: «подход к организации как непрерывному процессу становления функций её элементов может быть назван принципом актуализации функций». Таким образом, принцип актуализации функций фиксирует, что тенденция развития систем есть тенденция к поступательной функционализации их элементов; само существование систем и обусловлено непрерывным становлением функций их элементов.

Понятие системы широко используется в науке, технике, в экономике когда говорят о некоторой упорядоченной совокупности любого содержания.

Система – это объективное единство закономерно связанных друг с другом предметов и явлений, а так же знаний о природе и обществе.

Определение системы, как объекта исследования, начинается с выделения входящих в нее элементов из внешней среды, с которой она взаимодействует.

Под элементом системы понимается простейшая неделимая часть системы. Элемент является пределом деления системы с точки зрения решаемой исследователем задачи. Система может быть разделена на элементы не сразу, а последовательным расчленением ее на подсистемы.

Элемент системы не способен к самостоятельному существованию и не может быть описан вне его функциональных характеристик. С точки зрения системы важно не то, из чего состоит элемент, а какова его функция в рамках системы. Элемент определяется как минимальная единица, способная к самостоятельному осуществлению некоторой функции.

Подсистема представляет собой совокупность взаимосвязанных элементов, способных выполнять относительно независимую функцию, направленную на достижение общей цели системы.

Элементы, образующие систему, находятся в определенных отношениях и связях между собой. Как целое, система противостоит среде, во взаимодействии с которой проявляются ее свойства. Функционирование системы во внешней среде и сохранение ее целостности возможно благодаря определенной упорядоченности ее элементов, описываемой понятием структуры.

Структура есть совокупность наиболее существенных связей между элементами системы, мало изменяющихся при ее функционировании и обеспечивающих существование системы и ее основных свойств. Понятие структуры отражает инвариантный аспект системы. Структура системы часто изображается в виде графа, в котором элементы представлены вершинами, а связи между ними дугами.

Возможность выделения для системы внешнего окружения и относительно независимых подсистем приводит к представлению об иерархичности систем. Иерархичность означает возможность представить каждую систему как подсистему или элемент системы более высокого уровня. В свою очередь, каждая подсистема может рассматриваться как самостоятельная система, для которой исходная система служит системой более высокого уровня. Этот взгляд приводит к представлению о мире, как о иерархической системе взаимно вложенных систем.

Основным свойством системы, выделяющим ее из простой совокупности элементов, является целостность. Целостность – это принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств ее элементов, а также невыводимость свойств системы из свойств ее элементов. Система есть нечто большее, чем сумма ее частей. Именно наличие этого свойства выделяет системы из произвольных совокупностей элементов как самостоятельный объект исследования.

2.2. Классификация систем

Классификацию систем можно проводить по различным признакам. В наиболее общем плане системы можно разделить на материальные и абстрактные.

Материальные системы представляют собой совокупность материальных объектов. Среди материальных систем можно выделит неживые системы (физические, химические, технические и т.п.), живые или биологические системы и системы, содержащие в своем составе как неживые, так и биологические элементы. Важное место среди материальных систем занимают социально-экономические системы, в которых связями между элементами являются общественные отношения людей в процессе производства.

Абстрактные системы – это продукты человеческого мышления: знания, теории, гипотезы и т.п.

В зависимости от изменения состояния системы во времени различают статические и динамические системы. В статических системах с течением времени состояние не изменяется, в динамических системах происходит изменение состояния в процессе функционирования.

По степени определенности состояния системы делятся на детерминированные и стохастические (вероятностные). В детерминированное системе состояние её элементов в любой момент времени полностью определяется их состоянием в предшествующие моменты времени. Поведение детерминированной системы всегда можно точно предсказать. Состояние стохастической системы можно предсказать только с некоторой вероятностью.

По способу взаимодействия системы с внешней средой различают замкнутые и открытые системы. Замкнутые системы не взаимодействуют с внешней средой, все процессы, кроме энергетических, замыкаются внутри системы. Открытые системы активно взаимодействуют с внешней средой, что позволяет им развиваться и усложнять свою структуру.

По степени сложности системы делятся на простые и сложные.

Под сложностью системы часто понимается количество ее элементов и связей между ними. Такое определение сложности не отражает качественных изменений, происходящих в поведении систем при их усложнении. Под сложной системой будем понимать систему, способную управлять своим поведением. Системы, не обладающие таким свойством, отнесем к простым. В соответствии с этим определением атом и солнечную систему следует отнести к простым системам. Любые технические системы, взятые сами по себе, вне зависимости от человека, также являются простыми. Действительно сложными системами, способными управлять своим поведением, являются человеко-машинные системы. В строгом смысле сложные системы появляются только с появлением жизни.

Среди сложных систем можно выделить системы, существенной особенностью которых является наличие разумной деятельности. Примерами таких систем являются экономическая система, любые виды социальных систем, эколого-экономическая система. Характерной особенностью таких систем является целенаправленность их поведения.

Под целенаправленностью понимается способность системы к выбору поведения в зависимости от внутренней цели. Для обозначения такого рода систем с высшим типом сложности в общей теории систем вводится понятие целеустремленной системы.

Целеустремленной системой называется система, осуществляющая целенаправленное поведение и способная к самосохранению и развитию посредством самоорганизации и самоуправления на основе переработки информации. Способность системы формировать цель своего поведения предполагает присутствие в ней человека, обладающего свободой выбора при принятии решений. Все социальные и экономические системы являются целеустремленными, поскольку в них присутствуют люди, ставящие перед собой определенные цели.

Целенаправленная система должна обладать следующими свойствами, позволяющими ей моделировать и прогнозировать свое поведение во внешней среде:

воспринимать и распознавать внешнее воздействие, формирую образ внешней среды;

обладать априорной информацией о среде, хранимой в виде ее образов;

обладать информацией о самой себе и о своих свойствах, хранимой в виде морфологического и функционального образов, образующих информационное описание системы.

Система (греческое systema - целое, составленное из частей, соединения) – совокупность взаимодействия элементов, объединенных единством целей и образующих определенную целостность; это целенаправленное множество взаимосвязанных элементов любой природы; это объект, который определяется множествами элементов, преобразований, правил образования последовательностей элементов; это объект, состоящий из элементов, свойства которых не сводятся к свойству самого объекта.

Основные свойства систем : 1. Организованная сложность системы характеризуется наличием взаимосвязи между элементами (существует три типа связи: функционально-необходимые, избыточные (резервные), сингерические (дающие увеличение эффекта системы за счет взаимодействия элементов)). 2. Декомпоризуемость. 3. Целостность системы - принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих ее элементов, и, в то же время, зависимость свойств каждого элемента от его места и функций внутри системы. 4. Ограниченность системы. Ограниченность системы связана с внешней средой. В понятие внешняя среда включают все системы элементов любой природы, оказывающие влияние на систему или находящиеся под ее воздействием. Возникает задача локализации системы (определения ее границ и существенных связей). Выделяют открытые и замкнутые системы. Открытые системы имеют связи с внешней средой, закрытые не имеют. 5. Структурность системы. Структурность - группирование элементов внутри системы по определенному правилу или принципу в подсистемы. Структура системы – совокупность связей между элементами системы, отражающих их взаимодействие. Разделяют связи двух типов: горизон­тальные и вертикальные. Внешние связи, направленные внутрь системы называют входами, из системы во внешнюю среду - выходами. Внутренние связи - связи между подсистемами. 6. Функциональная направленность системы, функции системы можно представить в виде набора некоторых преобразований, которые делятся на две группы.

Виды систем: 1. Простая система – это система, которая состоит из небольшого числа элементов, не имеющая разветвленной структуры (нельзя выделить иерархические уровни). 2. Сложная система – это система с разветвленной структурой и значительным количеством взаимосвязанных и взаимодействующих элементов (подсистем). Под сложной динамической системой следует понимать развивающиеся во времени и в пространстве целостные объекты, состоящие из большого числа элементов и связей и обладающие свойствами, которые отсутствуют у элементов и связей, их образующих. Структура системы – совокупность внутренних, устойчивых связей между элементами системы, определяющих ее основные свойства. Системы бывают: социальные, биологические, механические, химические, экологические, простые, сложные, вероятностные, детерминированные, стохастические. 3. Централизованная система – система, в которой некоторый элемент (подсистема) играет доминирующую роль. 4. Децентрализованная система – система, в которой нет доминирующей подсистемы. 5. Организационная система – система, которая представляет собой набор людей или коллективов людей. 6. Открытые системы – такие, в которых внутренние процессы существенно зависят от условий среды и сами оказывают на ее элементы значительное влияние. 7. Замкнутые (закрытые) системы – такие, в которых внутренние процессы слабо связаны с внешней средой. Функционирование закрытых систем определяется внутренней информацией. 8. Детерминированные системы – системы, в которой связи между элементами и событиями носят однозначный, предопределенный характер. 9. Вероятностная (стохастическая) система – такая система, в которой связи между элементами и событиями носят неоднозначный характер. Связи между элементами носят вероятностный характер и существуют в виде вероятностных закономерностей. 10. Детерминированные системы являются частным случаем вероятностных (Рв=1). 11. Динамичная система – система, характер которой непрерывно меняется. При этом переход в новое состояние не может совершаться мгновенно, а требует некоторого времени.

Этапы построения систем: постановка цели, декомпозиция цели на подцели, определение функций, обеспечивающих достижение цели, синтез структуры, обеспечивающий выполнение функций. Цели возникают, когда существует так называемая проблемная ситуация (проблемная ситуация – это ситуация, которую нельзя разрешить имеющимися средствами). Цель – состояние, к которому направлена тенденция движения объекта. Среда – совокупность всех систем, кроме той, которая реализует заданную цель. Ни одна система не является абсолютно замкнутой. Взаимодействие системы со средой реализуется через внешние связи. Элемент системы – часть системы, имеющая определенное функциональное значение. Связи могут быть входными и выходными. Они подразделяются на: информационные, ресурсные (управляющие).

Структура системы : представляет собой устойчивую упорядоченность элементов системы и их связей в пространстве и во времени. Структура может быть материальной и формальной. Формальная структура – совокупность функциональных элементов и их отношений, необходимых и достаточных для достижения системой заданных целей. Материальная структура – реальное наполнение формальной структуры.Типы структур систем: последовательный или цепочечный; иерархический; циклически замкнутая (типа кольцо); структура типа «колесо»; «звезда»; структура типа «решетка».

Сложная система характеризуется : единой целью функционирования; иерархической системой управления; большим количеством связей внутри системы; комплексным составом системы; устойчивостью к воздействию внешних и внутренних воздействующих факторов; наличием элементов саморегуляции; наличием подсистем.

Свойства сложных систем : 1. Многоуровневость (часть системы сама является системой. Вся система, в свою очередь, является частью более крупной системы); 2. Наличие внешней среды (всякая система ведет себя в зависимости от того, в какой внешней среде она находится. Нельзя механически распространять выводы, полученные о системе в одних внешних условиях, на ту же систему, находящуюся в других внешних условиях); 3. Динамичность (в системах нет ничего неизменного. Все константы и статические состояния - это только абстракции, справедливые в ограниченных пределах); 4. У человека, длительное время работавшего с какой-либо сложной системой, может сложиться уверенность, что те или иные "очевидные" изменения, если их внести в систему, приведут к тем или иным "очевидным" улучшениям. Когда же изменения реализуются, система отвечает совсем не так, как предполагалось. Это случается при попытках реформы управления большим предприятием, при реформировании государства и т.д. Причиной подобных ошибок является недостаток информации о системе как результат неосознанного механистического подхода. Методологический вывод по таким ситуациям состоит в том, что сложные системы не меняются за один круг, нужно совершить много кругов, на каждом из которых в систему вносятся небольшие изменения, и выполняются исследования их результатов с обязательными попытками выявления и анализа новых типов связей, проявляющихся в системе; 5. Устойчивость и старение (устойчивость системы - это ее способность компенсировать внешние или внутренние воздействия, направленные на разрушение или быстрое изменение системы. Старение - это ухудшение эффективности и постепенное разрушение системы за длительный период времени. 6. Целостность (система имеет целостность, которая есть самостоятельная новая сущность. Эта сущность само организуется, влияет на части системы и на связи между ними, заменяет их для сохранения себя как целостности, ориентируется во внешней среде и т.д.); 7. Полиструктурность - это наличие у одной и той же системы большого количества структур. Рассматривая систему с разных точек зрения, мы будем выявлять в ней разные структуры. Полиструктурность систем можно рассматривать как их многоаспектность. Функциональный аспект отражает поведение системы и ее частей только с точки зрения того, что они делают, какую исполняют функцию. При этом не принимаются во внимание вопросы о том, как они это делают и что они из себя представляют физически. Важно только лишь, чтобы из функций отдельных частей складывалась функция системы в целом. Конструкторский аспект охватывает только вопросы физической компоновки системы. Здесь важна форма составных частей, их материал, их размещение и стыковка в пространстве, внешний вид системы. Технологический аспект отражает то, как исполняются функции частями системы.