ахазез. А.О. Огнев. 1-36-08. Основы системологии
 Скачать 1.8 Mb.
|
|
По форме движения (существования) материи выделяют физические, биологические и социальные системы. Физические системы образованы компонентами неживой природы раз- личных уровней организации – от элементарных частиц до метагалактик. Изу- чением этих систем занимается физика со всеми ее многочисленными раздела- ми (астрофизика, геофизика, ядерная физика, физика твердого тела, термоди- намика и т.д.). В зависимости от законов, определяющих поведение физических систем, они подразделяются на механические, термодинамические, электро- магнитные, релятивистские (от лат. relativus – относительный), квантово- механические и торсионные. 38 Мир физических систем – это среда вещественных и энергетических пре- образований, в которой «правят» не объекты и субъекты, а законы и количест- венные соотношения. Биологические системы образованы огромным разнообразием живых существ, начиная с уровня молекулярных белковых соединений и заканчивая уровнем биосферы. Они изучаются биологией, которая всегда занимала и зани- мает ведущее место в системных исследованиях. Ведь первые представления о системах и уровнях их организации были заимствованы из опыта живой приро- ды. Социальные системы – это системы, в которых в качестве главных ком- понентов рассматриваются люди (в статусе социальных единиц) и образован- ные ими различного рода общности (цивилизации, национальности, движения, партии, трудовые коллективы, семьи и т.п.). Кроме того, в эти системы вклю- чаются объекты биологической и неживой природы, наиболее тесно связанные с деятельностью человека. Социальные системы классифицируются по много- численным и весьма разнообразным принципам. В частности, выделяют эконо- мические, финансовые, военные, политические, религиозные, этнические и другие системы, выступающие объектами изучения соответствующих дисцип- лин. Часто такие системы называют гуманитарными (от лат. humanus – челове- ческий), подчеркивая тем самым, что их свойства, поведение и развитие опре- деляются, главным образом, человеческим фактором. По характеру изменения своего состояния во времени системы подраз- деляются на статичные и динамические. У статичных систем их состояние остается постоянным, динамические системы изменяют своё состояние во вре- мени. По характеру взаимодействия системы с окружающей ее средой выде- ляют открытые и закрытые системы. Открытыми называют системы, которые, взаимодействуя с окружающей средой, обмениваются с ней веществом, энергией и информацией. Для систем неорганической и органической природы такое взаимодействие происходит пу- тем обмена веществом (массой) и энергией. В системах живой природы к этому добавляется еще передача наследственной информации от родителей потомкам. В социальных системах и обществе важнейшую роль приобретает все расши- ряющийся обмен информацией, но вместе с тем для жизнедеятельности обще- ства необходим также обмен веществом и энергией в процессе производства материальных благ и удовлетворения других потребностей людей. В закрытых или изолированных системах такой обмен исключается. Од- нако само понятие закрытой системы, введенное в классической термодинами- ке, является далеко идущей абстракцией и в действительности почти не встре- чается. Все реальные системы в той или в иной степени взаимодействуют с ок- ружающей средой и поэтому в лучшем случае являются частично закрытыми. По характеру поведения системы и предсказанию результатов ее дей- ствия выделяют детерминистические, стохастические (вероятностные) и детерминировано-вероятностные системы. 39 Типичными детерминистическими системами являются механические, космологические, некоторые физические и химические системы и другие, кото- рые обычно состоят из сравнительно небольшого числа элементов, поведение которых описывается законами универсального характера. В качестве такого примера может служить наша Солнечная система, описываемая универсальны- ми детерминистическими законами механики и гравитации. Поведение же стохастических систем определяется законами, регули- рующими мир случайных явлений и процессов. Эти законы отличаются от уни- версальных и относятся непосредственно не к отдельным случайным событиям, а к целому их коллективу. Поэтому они могут предсказать появление отдельно- го случайного события или явления, лишь в зависимости от его принадлежно- сти к определенному стохастическому коллективу с той или иной степенью ве- роятности. Поведение стохастических систем можно прогнозировать, но с определен- ной вероятностью, поэтому их иногда называют вероятностными. Детерминировано-вероятностные системы характерны тем, что в одних условиях они ведут себя детерминировано, а в других – вероятностно. В систе- мах этого класса имеет место не детерминированное, не вероятностное и не смешанное, а некоторое общее поведение, которое пока не получило общепри- нятого названия. Главная особенность таких систем заключена в их способно- сти самостоятельно «выбирать» поведение в процессе функционирования. Вы- бор поведения происходит не постоянно, а в особых областях, названных би- фуркациями (от лат. by – дву…+ furcus – разделенный, разветвленный). В об- щем случае предсказать точно моменты возникновения бифуркаций и особенно результаты выбора траектории развития невозможно ни при каком сколь угод- но глубоком и полном знании морфологии системы, ни при каком сколь угодно длительном наблюдении за ее поведением. Более того, точки бифуркации и вы- бора вариантов траектории заранее неизвестны самой системе. В этом смысле детерминировано-вероятностные системы, по сути, являются самоорганизую- щимися системами. Такие системы были обнаружены в гидродинамике, физике лазеров, хими- ческой кинетике, астрофизике и физике плазмы, в геофизике и экологии. Суть такого рода систем, детерминированных систем с хаотичным поведе- нием, прекрасно сформулированы в рассказе Рея Бредбери «И грянул гром». Одна из компаний устраивает с помощью машины времени для своих клиентов сафари – охоту на доисторических животных. Компания тщательно выбирает животных для отстрела и специальные маршруты передвижения охотников, чтобы происшедшее практически не имело последствий. Однако, по случайно- сти, герой рассказа во время неудачной охоты сошел с маршрута и раздавил зо- лотую бабочку. Затем он возвращается в свое время и осознает, как драматиче- ски повлияла судьба бабочки на дальнейший ход событий. Неуловимо изме- нился химический состав воздуха, оттенки цветов, изменились правила право- писания, наконец, результаты последних выборов. К власти пришел режим, жестоко расправившийся со своими противниками. В свой последний миг ге- рой рассказа понимает, что гибель бабочки нарушила хрупкое равновесие, по- 40 валились маленькие костяшки домино, большие костяшки, гигантские костяш- ки... Образ падающих костяшек увеличивающегося размера превосходно иллю- стрирует важнейшее свойство детерминировано-стахостических систем – чув- ствительность к начальным данным. Начальные отклонения с течением време- ни нарастают, малые причины приводят к большим последствиям. Это явление иногда называют «эффектом бабочки», так объясняя название: взмах крыльев бабочки в неустойчивой системе может со временем вызвать бурю, изменить погоду в огромном регионе. Исследования целесообразного поведения живых систем и целеориентиро- ванных действий социальных коллективов выявили необходимость выделения целенаправленных (телеологических) и ненаправленных систем. Новейшие методы исследования в биологии, опирающиеся на методы кибернетики, дали возможность изучать целесообразные действия живых систем в первом при- ближении с помощью принципов отрицательных и положительных обратных связей. В социологии весьма интересным оказался подход, основанный М. Ве- бером на анализе целеориентированных действий социальных коллективов. В настоящее время в социальных и гуманитарных науках на первый план вы- двигаются проблемы, связанные с исследованием деятельностной стороны по- знания, целей и мотивов поведения людей, стимулов и потребностей к труду. В работе [34] материальные системы разделяются на естественные и ис- кусственные (рис. 6). Естественные системы представляют собой совокупность объектов при- роды, а искусственные системы – совокупность социально-экономических или технологических объектов. Естественные системы, в свою очередь, подразде- ляются на астрокосмические и планетарные, физические и химические. В осно- ве функционирования технических систем лежат процессы, совершаемые ма- шинами, а в основе функционирования организационно- экономических систем – процессы, совершаемые человеко-машинными комплексами. Абстрактные (концептуальные) системы подразделяются на описательные (логические) и символические (математические). Логические системы есть ре- зультат дедуктивного или индуктивного представления материальных систем. Их можно рассматривать как системы понятий и определений (совокупность представлений) о структуре, об основных закономерностях состояний и о ди- намике материальных систем. Символические системы представляют собой формализацию логических систем, они подразделяются на три класса: • статистические математические системы или модели, которые можно рассматривать как описание средствами математического аппарата состоя- ния материальных систем (уравнения состояния); • динамические математические системы или модели, которые можно рас- сматривать как математическую формализацию процессов материальных (или абстрактных) систем; 41 Рис. 6. Классификация систем по В.Н. Спицнадель, 2000 г. [34] • квазистатические (квазидинамические) системы, находящиеся в неус- тойчивом положении между статикой и динамикой, которые при одних воз- действиях ведут себя как статические, а при других воздействиях – как ди- намические. В работе [35] представлена эвристическая классификация систем, в кото- рой в качестве классификационных критериев выбраны следующие свойства систем: природа, масштабность, сложность, развитие во времени, характер и наличие связей с внешней средой, наличие информации, способ описания (мо- делирования) (рис. 7). По этим критериям выделяются восемь параллельных ветвей классификации, каждая из которых состоит из параллельных классов и подклассов, образующих в пределах каждой ветви последовательность: ветвь – класс – подкласс. Абстрактные Материальные Описа- тельные (логичес- кие) Дедуктив- ные Индуктив- ные Символические (математические) Статистические ма- тематические сис- темы и модели Динамические ма- тематические сис- темы и модели Квазистатические (квазидинамические) Искус- ствен- ные Орга- низа- ции- онно- эконо- мичес- кие Технические Естественные Астрокосми- ческие Планетарные Физические Химические Системы Простые Большие Сложные Отличительные (классификационные) признаки систем Развитие во времени Связи с внешней средой Характер Наличие Инфор- мация Способ описания Масштабность Природа Сложность Суперглобальный Сверхпростые Пр остые Сло ж ные Све рхслож ны е Статистические Динамич еские Вещественны е Энергетическ ие Инфор м аци онные Отк рытые Закрытые Изо ли рованные Глобальный Субгл обальн ы е Су бло кальные С уп ерл окальн ый Локальные Природно - технологические Естественно -природные Сто ха стические Нау чно -техни ческие Качественная Количественн ая Детерминированные Технико -экономические Смешанные Естественно - на учные Тех нико -те хно - логи чески е Д иск ретные Неп ре рывные Апе рио дические Ц иклические Стабильные Самор азвиваю - щ иеся Неполная Полная Классы Подклассы 43 Природа систем включает в себя отрасли фундаментальных и прикладных знаний, во второй ветви рассматривается иерархическая соподчинённость. Сложность систем характеризуется числом элементов системы и характером взаимосвязей между ними. Развитие систем во времени включает статические (структурные) и дина- мические (функциональные) классы. Наличие связей с внешней средой включа- ет обмен веществом, энергией и информацией, отсутствие информации. Способ описания (моделирования) систем включает следующие классы: имеющие или дающие возможность получить аналитическое описание, описываемые только в вероятностных терминах, имеющие аналитическое описание с вероятностным заданием всех или некоторых параметров системы. И, наконец, А.И. Уемов [21] классифицирует системы по их системным параметрам. Системный параметр в самом общем значении этого термина – это фикси- рованное значение (и величина) такого признака, по которому объем понятия системы может быть разделен на классы, в соответствии с обычным в логике правилом деления объема понятия: эти классы не должны пересекаться друг с другом, они должны совместно исчерпывать объем «системы». Про любую систему можно сказать, входит ли она в класс систем с данным значением па- раметра или нет. При классификации систем учитывают следующие их пара- метры. Надежность. Соответственно этому параметру системы можно разделить на всецелонадежные и невсецелонадежные. Всецелонадежными являются те, которые сохраняют свое системообра- зующее свойство при элиминации любого количества элементов, кроме одного. Однородность. Данное свойство относится к элементам и к самой струк- туре системы. В первом случае говорят об элементной гомогенности, во втором – о структурной или функциональной гомогенности. Завершенность. Структура завершенной системы такова, что не допускает присоединения новых элементов Минимальность. Данное свойство указывает на возможность удаления из системы каких-то элементов. Если структура такова, что система разрушается при удалении хотя бы одного элемента, то система минимальна. Стационарность. Та система, которая сохраняется как данная, несмотря на замены элементов системы другими, является стационарной. Стабильность. Система, устойчивая относительно принципиально воз- можных перемен в ее структуре, стабильна. Упорядоченность. Иногда полагают, упорядоченность характеризует лю- бые системы, но не для всех систем порядок их элементов существенен. В слу- чае если система не может существовать без данного порядка, то она упорядо- чена. Центрированность. В центрированных системах существует некоторый элемент, посредством которого реализуются системообразующие отношения между любой парой других элементов. Элементы данных систем упорядочены 44 таким образом, что системообразующие отношения связывают каждый элемент не более чем с двумя. Детерминируемость. Структура систем соотносит элементы таким обра- зом, что они с той или иной степенью могут предопределять существование друг друга. Для исследователя данное свойство обеспечивает возможность предсказания. Если значения одних элементов достаточны для определения существования других элементов, то система детерминированная. Классификации всегда относительны.Так, в детерминированной системе можно найти элементы стохастичности, и, напротив, детерминированную систему можно считать частным случаем стохастической (при вероятности, равной единице). Аналогично, если принять во внимание диалектику субъ- ективного и объективного в системе, то станет понятной относительность разделения системы на абстрактные и объективно существующие: это могут быть стадии развития одной и той же системы. Однако относительность клас- сификаций не должна останавливать исследователей. Цель любой классифи- кации – ограничить выбop подходов к отображению системы, сопоставить вы- деленным классам приемы и методы системного подхода и дать рекомендации по выбору методов для соответствующего класса систем. При этом система в принципе может быть одновременно охарактеризована несколькими признака- ми, т.е. ей может быть найдено место одновременно в разных классификаци- ях, каждая из которых может оказаться полезной при выборе методов модели- рования. Наиболее значимыми для социально-экономических систем являются классификации посложности и по степени организованности [36]. Классификация систем по сложности. Обычно выделяют простые и сложные системы. Примеры сложных систем: сообщества живых организмов, вычислительная сеть, экосистема, климат планеты, отрасль хозяйства (промышленность, земледелие, сервисная служба), военная современная техника (ракетный комплекс, самолет)… Что характерно для сложных систем? Прежде всего отметим, что сложные системы имеют непрерывную гра- дацию факторов, влияющих на ее поведение – от несомненно важных до не- определенных и далее до совершенно незначительных по степени их влияния на каждое отдельное действие или решение. При этом сложная система функционирует в условиях воздействия случайных факторов. Обычно сложная система обладает свойством целостности, которое оз- начает, что свойства системы не выводимы только из свойств элементов. Все элементы прямо или косвенно связаны друг с другом. Удаление или добав- ление одного из элементов в общем случае меняет отношения между осталь- ными элементами системы. Сложная система обычно допускает возмож- ность расчленить ее на эти элементы, но при этом сами эти элементы явля- ются сложными системами. Сложная система обычно содержит большое количество взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, связи между ними слабо детерминированы, локализация этих связей и их число некон- тролируемо. Невозможно четко выделить причинно-следственные связи. 45 Сложная система, как правило, нестационарна. Ее поведение меняется, ее характеристики дрейфуют, параметры изменяются, система эволюциониру- ет. Поскольку система – нестационарная, то она по-разному реагирует на од- ну и ту же ситуацию или управление в различные моменты времени. Она как бы все время перестает быть сама собой. Ее поведение непредсказуемо, возможны только вероятностные прогнозы на определенный период време- ни. Сложная система не любит управления (внешнего). Она существует са- ма по себе, независимо от целей человека. Поэтому трудно рассчитывать, что собственные цели системы совпадут с целями человека, желающего ею управлять. Скорее всего эти цели будут противоречить друг другу. Если цель управления не согласована с собственными целями сложной системы, то ее реакция в этой ситуации окажется негативной. Одна из наиболее полных и интересных классификаций систем по уровню сложности предложена К. Болдуингом, в которой каждый последующий класс включает в себя предыдущий, характеризуется большим проявлением свойств открытости и стохастичности поведения, более ярко выраженными проявле- ниями закономерностей иерархичности и историчности. Простые системы – это по сути подсистемы (части) какой-либо слож- ной системы, подчиняющиеся ее законам. Их реакция на внешние воздей- ствия может быть неоднозначной, но в среднем вполне предсказуемой. |