Реферат: Теория систем и системный анализ. Модуль 1 (1-6 недели)

Теория систем и системный анализ.
Модуль 1 (1-6 недели)

№ лек

Вопросы

1

Содержание предмета теории систем и системный анализ. Системы в окружающем мире. Примеры.

Понятие системности. Три аспекта системности.

Основные термины и понятия, используемые в ТСиСА. Подходы к определению понятия системы. Рабочее (типичное) определение системы.




2

Системология как наука. Три компонента науки о системах (Клир). Основные этапы развития идей теории систем, системного анализа и системного подхода.

Системология и традиционные науки. Два измерения в науке (Клир). Три основных периода в развития науки (Клир). Междисциплинарный характер науки о системах.




3

Классификация систем. Подходы к классификации систем. Примеры классификации систем.

Структура и функции системы. Базовые структуры систем.




4

Структура и связи в системе. Типы связей. Понятие обратной связи; положительная обратная связь; отрицательная обратная связь. Примеры. Организация и функционирование системы.

Понятие системообразующего фактора. Основные системообразующие факторы. Примеры.




5

Понятие объекта и системы объекта (по Дж.Клиру).

Свойства объекта и базы. Наиболее употребляемые базы.

Формальная запись системы объекта (обозначения) и ее интерпретация.

Свойства объекта и соответствующие им переменные.




6

Переменные (параметры) как операциональное представление свойства.

Представляющие системы. Обозначения (формальная запись).

Связь между системой объекта и представляющими системами.

Каналы наблюдения и абстрагирования.




7

Понятие гомоморфизма и изоморфизма. Примеры.

Связь системы объекта с базами данных (аналогия). Таблица соответствия понятий (терминов).




8

Закономерности (принципы) функционирования систем. Закон необходимого разнообразия (адекватной сложности).

Понятие состояния системы. Поведения системы как пространство состояний системы.




9

Направленные и ненаправленные системы. Понятие (модель) "черного ящика".

Символическое описание системы. Понятие перехода и преобразования.




10

Понятие сложности системы. Подходы к определению сложности.

Структурная и процедурная сложность.

Оценка сложности системы.

Вычислительная сложность.





Теории систем и системный анализ. Материалы к лекциям.


СОДЕРЖАНИЕ

1. Содержание предмета теории систем и системный анализ. 4

1.1. Сущность и принципы ТССА [Корнилов]. 4

1.2. Цели и задачи изучения ТСиСА 5

^ 2. Принцип системности. Три аспекта системности. Системы в окружающем мире. 7

2.1. Принцип системности. 7

2.2. Три аспекта системности 7

2.3. Системы в окружающем мире. Примеры. 8

^ 3. Основные термины и понятия, используемые в ТСиСА. Подходы к определению понятия системы. 10

3.1. Основные понятия, характеризующие строение и функционирование систем 10

Элемент. 10

Подсистема. 10

Структура. 10

Связь. 10

Состояние. 11

Поведение. 11

Внешняя среда. 11

Модель. 11

Равновеcие. 11

Устойчивость. 12

Развитие. 12

Цель. 12

3.2. Подходы к определению понятия системы. 12

3.3. О выборе определения системы 14

^ 4. Системология как наука, три компонента науки о системах (Клир). Основные этапы развития идей теории систем, системного анализа и системного подхода (Сурмин) 16

4.1. Системология как наука, три компонента науки о системах (Клир) 16

4.2. Основные этапы развития системных идей 18

4.3. Возникновение и развитие науки о системах 19

^ 5. Системология и традиционные науки. Два измерения в науке (Клир). Три основных периода в развития науки (Клир). Междисциплинарный характер науки о системах 22

5.1. Системология и традиционные науки. Два измерения в науке. 22

5.2. Три основных периода в развития науки 22

5.3. Междисциплинарный характер науки о системах 23

^ 6. Классификация систем. Подходы к классификации систем. Примеры классификации систем (Спицнадель). 25

7. Структура и функции системы (Ерохина). Базовые типы структуры систем. 31

7.1. Структура и функции системы 32

7.2. Базовые типы структуры систем. 32

^ 8. Структура и связи в системе. Типы связей. 33

8.1. Разновидности связей. Классификация связей. Понятие обратной связи" 34

8.2. Организация системы. 36

8.3. Функционирование системы 36

^ 9. Понятие системообразующего фактора. Основные системообразующие факторы (Ерохина). 37

9.1. Функция как основной системообразующий фактор 37

9.2. Цель как системообразующий фактор 37

39

^ 10. Закономерности систем 39

10.1. Целостность 39

10.2. Интегративность 39

10.3. Коммуникативность 39

10.4. Иерархичность 40

10.5. Эквифинальность 40

10.6. Историчность 40

10.7. Закон необходимого разнообразия 41

10.8. Закономерность осуществимости и потенциальной эффективности систем 41

10.9. Закономерность целеобразования 42

^ 11. Понятие сложности системы 44

11.1. О понятии сложности 44

11.2. Двоякая природа сложности 44

11.3. Структурная сложность 45

11.3.1. Иерархия 45

11.3.2. Схема связности 45

11.3.3. Многообразие 45

11.4. Динамическая сложность 46

11.4.1. Случайность в сравнении с детерминизмом и сложностью 46

11.4.2. Шкалы времени 47

11.5. Модели сложных систем управления (по Вавилову А.А) 47

11.6. Вычислительная сложность 48

11.6.1. Временная и пространственная сложности 49

11.6.2. Примеры 49



***

^ ТЕОРИИ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ.
МАТЕРИАЛЫ К ЛЕКЦИЯМ.


В будущем наука будет концентрироваться больше вокруг проблем организации, структуры, языка, информации (…), управления и меньше - вокруг проблем силы, движения, вещества, реакции, работы и энергии.

Дж. Фон Нейман

^ 1. Содержание предмета теории систем и системный анализ.


1.1.Сущность и принципы ТССА [Корнилов].
ТССА, как отрасль науки, может быть разделена на две, достаточно условные части:

 теоретическую: использующую такие отрасли как теория вероятностей, теория информации, теория игр, теория графов, теория расписаний, теория решений, топология, факторный анализ и др.;

 прикладную, основанную на прикладной математической статистике, методах исследовании операций, системотехнике и т. п. Таким образом, ТССА широко использует достижения многих отраслей науки и этот “захват” непрерывно расширяется.

Вместе с тем, в теории систем имеется свое “ядро”, свой особый метод — системный подход к возникающим задачам. Сущность этого метода достаточно проста: все элементы системы и все операции в ней должны рассматриваться только как одно целое, только в совокупности, только во взаимосвязи друг с другом.

Плачевный опыт попыток решения системных вопросов с игнорированием этого принципа, попыток использования "местечкового" подхода достаточно хорошо изучен. Локальные решения, учет недостаточного числа факторов, локальная оптимизация — на уровне отдельных элементов почти всегда приводили к неэффективному в целом, а иногда и опасному по последствиям, результату.





Сформулируем основные системные принципы.

 Первый принцип целостность — это требование рассматривать совокупность элементов системы как одно целое или, более жестко, — запрет на рассмотрение системы как простого объединения элементов.

 ^ Второй принцип – интегративность - заключается в признании того, что свойства системы не просто сумма свойств ее элементов. Тем самым постулируется возможность того, что система обладает особыми свойствами, которых может и не быть у отдельных элементов.

 Третий принцип - максимум эффективности. Этот принцип постулирует, что весьма важным атрибутом системы является ее эффективность. Теоретически доказано, что всегда существует функция ценности системы — в виде зависимости ее эффективности (почти всегда это экономический показатель) от условий построения и функционирования. Кроме того, эта функция ограничена, а значит можно и нужно искать ее максимум. Максимум эффективности системы может считаться ее основным принципом.

^ Четвертый принцип - открытость - запрещает рассматривать данную систему в отрыве от окружающей ее среды — как автономную, обособленную. Это означает обязательность учета внешних связей или, в более общем виде, требование рассматривать анализируемую систему как часть (подсистему) некоторой более общей системы.

 ^ Пятый принцип – структурность. Согласившись с необходимостью учета внешней среды, признавая логичность рассмотрения данной системы как части некоторой, большей ее, — возможности (а иногда и необходимости) деления данной системы на части, подсистемы. Если последние оказываются недостаточно просты для анализа, с ними поступают точно также. Но в процессе такого деления нельзя нарушать предыдущие принципы — пока они соблюдены, деление оправдано, разрешено в том смысле, что гарантирует применимость практических методов, приемов, алгоритмов решения задач системного анализа.

Все изложенное выше позволяет формализовать определение термина система в виде:

Система — многоуровневая конструкция из взаимодействующих элементов, объединяемых в подсистемы нескольких уровней для достижения единой цели функционирования (целевой функции).

^ 1.2.Цели и задачи изучения ТСиСА



Усвоение основных понятиях и рабочей терминологии, используемых в теории систем и системном анализе.

Классификация систем: детерминированные и стохастические, динамические и статические, естественные и искусственные и т.д.

Этапы исследовательского процесса в ТСиСА.

Методология системного анализа.

Методология исследования «черный ящик».

Основные типы шкал измерения и их применение.

Математическое моделирование - основная процедура системного анализа.

Фундаментальная процедура управления - выработка, принятие и исполнение решений.

Исторические вехи развития ТСиСА.



^ 2. Принцип системности. Три аспекта системности. Системы в окружающем мире. 2.1. Принцип системности.
Идея системности формировалась постепенно. Философское ее осмысление предшествовало специально-научным исследованиям. Весомый вклад в ее развитие внесла немецкая идеалистическая философия. Понятие системы применялось в ней главным образом к познанию (гносеологический аспект).



И.Кант разъяснял: наука – не агрегат (т.е. простое множество, группа элементов – типа пассажиров автобуса, стопки кирпичей, вязанки хвороста, кучи камней и т.д.), а система, в которой целое, представляющее собой четкую взаимосвязь соответствующих знаний (компонентов, элементов), гораздо важнее частей.

В науке идеи системности заявили о себе в середине XIX века при исследовании таких сложных, динамичных, развивающихся объектов, как человеческое общество и биологический мир.

Утверждение системных представлений сделало привычным ход исследований от целого к частям.


Система – упорядоченное множество взаимосвязанных элементов, обладающее структурой и организацией.


Уже это краткое определение показывает, что понятие системы предполагает такие понятия, как элемент и структура.

Элемент – неразложимый далее (в данной системе, при данном способе рассмотрения) компонент (единица анализа) сложных предметов, явлений, процессов.

В настоящее время в науке под элементами понимают любые объекты, связанные с другими объектами в сложный комплекс. Иначе говоря, понятие “элемент” берется как относительное.

2.2.Три аспекта системности
Работы в области теоретических основ системных исследований охватывают три аспекта (направления, проблемные области) исследований:

онтологические основания системных исследований объектов мира - системность как сущность мира в целом и его объектов; т.е. системностью обладают объекты окружающего мира (в данном случае термин «объект» понимается как обобщенный, нейтральный);
Примеры: Солнечная система, Экосистема, Металлургический завод, Популяция животных, Отдельная особь, Организм в целом и его функциональные подсистемы (нервная, кровообращения, пищеварительная), Клетка организма, атом.




гносеологические основания системных исследований - системные принципы и установки теории познания;
Примеры: классификация Карла Линнея.
Карл Линней, шведский физиолог, был профессором медицины в университете города Упсала. Он заведовал большим ботаническим садом, который был нужен университету для проведения научных исследований. Люди присылали ему растения и семена со всего света для выращивания в ботаническом саду. Именно благодаря интенсивному изучению этой огромной коллекции растений Карл Линней сумел решить задачу систематизации всех живых существ — сегодня ее назвали бы задачей таксономии (систематики);
Геометрия Евклида, Теория колебаний, Экономическая теория и множество других наук и научных направлений.

методологические основания – установление процессов, методов, правил системного становления (формирования) и познания.
Примеры: система Станиславского, технология обработки материалов, рецепты, алгоритмы работы программ, системы подготовки специалистов и др.



2.3.Системы в окружающем мире. Примеры.




Свойства систем




3. Основные термины и понятия, используемые в ТСиСА. Подходы к определению понятия системы. 3.1.Основные понятия, характеризующие строение и функционирование систем Элемент.
Под элементом принято понимать простейшую неделимую часть системы. Ответ на вопрос, что является такой частью, может быть неоднозначным и зависит от цели рассмотрения объекта как системы, от точки зрения на него или от аспекта его изучения. Таким образом, элемент - это предел деления системы с точек зрения решения конкретной задачи и поставленной цели. Систему можно расчленить на элементы различными способами в зависимости от формулировки цели и ее уточнения в процессе исследования.
Подсистема.
Система может быть разделена на элементы не сразу, а последовательным расчленением на подсистемы, которые представляют собой компоненты более крупные, чем элементы, и в то же время более детальные, чем система в целом. Возможность деления системы на подсистемы связана с вычленением совокупностей взаимосвязанных элементов, способных выполнять относительно независимые функции, подцели, направленные на достижение общей цели системы. Названием "подсистема" подчеркивается, что такая часть должна обладать свойствами системы (в частности, свойством целостности). Этим подсистема отличается от простой группы элементов, для которой не сформулирована подцель и не выполняются свойства целостности (для такой группы используется название "компоненты"). Например, подсистемы АСУ, подсистемы пассажирского транспорта крупного города.
Структура.
Это понятие происходит от латинского слова structure, означающего строение, расположение, порядок. Структура отражает наиболее существенные взаимоотношения между элементами и их группами (компонентами, подсистемами), которые мало меняются при изменениях в системе и обеспечивают существование системы и ее основных свойств. Структура - это совокупность элементов и связей между ними. Структура может быть представлена графически, в виде теоретико-множественных описаний, матриц, графов и других языков моделирования структур.

Структуру часто представляют в виде иерархии. Иерархия - это упорядоченность компонентов по степени важности (многоступенчатость, служебная лестница). Между уровнями иерархической структуры могут существовать взаимоотношения строгого подчинения компонентов (узлов) нижележащего уровня одному из компонентов вышележащего уровня, т. е. отношения так называемого древовидного порядка. Такие иерархии называют сильными или иерархиями типа "дерева". Они имеют ряд особенностей, делающих их удобным средством представления систем управления. Однако могут быть связи и в пределах одного уровня иерархии. Один и тот же узел нижележащего уровня может быть одновременно подчинен нескольким узлам вышележащего уровня. Такие структуры называют иерархическими структурами «со слабыми связями». Между уровнями иерархической структуры могут существовать и более сложные взаимоотношения, например, типа "страт", "слоев", "эшелонов". Примеры иерархических структур: энергетические системы, АСУ, государственный аппарат.
Связь.
Понятие "связь" входит в любое определение системы наряду с понятием "элемент" и обеспечивает возникновение и сохранение структуры и целостных свойств системы. Это понятие характеризует одновременно и строение (статику), и функционирование (динамику) системы. Связь характеризуется направлением, интенсивностью (или силой) и характером (или видом). По первым двум признакам связи можно разделить на направленные и ненаправленные, сильные и слабые, а по характеру - на связи подчинения, генетические, равноправные (или безразличные), связи управления. Связи можно разделить также по месту приложения (внутренние и внешние), по направленности процессов в системе в целом или в отдельных ее подсистемах (прямые и обратные). Связи в конкретных системах могут быть одновременно охарактеризованы несколькими из названных признаков.

Важную роль в системах играет понятие "обратной связи". Это понятие, легко иллюстрируемое на примерах технических устройств, не всегда можно применить в организационных системах. Исследованию этого понятия большое внимание уделяется в кибернетике, в которой изучается возможность перенесения механизмов обратной связи, характерных для объектов одной физической природы, на объекты другой природы. Обратная связь является основой саморегулирования и развития систем, приспособления их к изменяющимся условиям существования.
Состояние.
Понятием "состояние" обычно характеризуют мгновенную фотографию, "срез" системы, остановку в ее развитии. Его определяют либо через входные воздействия и выходные сигналы (результаты), либо через макропараметры, макросвойства системы (например, давление, скорость, ускорение - для физических систем; производительность, себестоимость продукции, прибыль - для экономических систем).

Более полно состояние можно определить, если рассмотреть элементы e (или компоненты, функциональные блоки), определяющие состояние, учесть, что "входы" можно разделить на управляющие u и возмущающие х (неконтролируемые) и что "выходы" (выходные результаты, сигналы) зависят от e, u и х, т.е. zt=f(et, ut, xt). Тогда в зависимости от задачи состояние может быть определено как {e, u}, {e, u, z} или {e, х, u, z}.

Таким образом, состояние - это множество существенных свойств, которыми система обладает в данный момент времени.
Поведение.
Если система способна переходить из одного состояния в другое (например, z1®z2®z3), то говорят, что она обладает поведением. Этим понятием пользуются, когда неизвестны закономерности переходов из одного состояния в другое. Тогда говорят, что система обладает каким-то поведением и выясняют его закономерности. С учетом введенных выше обозначений поведение можно представить как функцию zt=f(zt-1, xt, ut).
Внешняя среда.
Под внешней средой понимается множество элементов, которые не входят в систему, но изменение их состояния вызывает изменение поведения системы.
Модель.
Под моделью системы понимается описание системы, отображающее определенную группу ее свойств. Углубление описания - детализация модели. Создание модели системы позволяет предсказывать ее поведение в определенном диапазоне условий.

Модель функционирования (поведения) системы - это модель, предсказывающая изменение состояния системы во времени, например: натурные (аналоговые), электрические, машинные на ЭВМ и др.
Равновеcие.
Равновеcие - это способность системы в отсутствие внешних возмущающих воздействий (или при постоянных воздействиях) сохранить свое состояние сколь угодно долго.
Устойчивость.
Под устойчивостью понимается способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних возмущающих воздействий. Эта способность обычно присуща системам при постоянном и„ если только отклонения не превышают некоторого предела.

Состояние равновесия, в которое система способна возвращаться, по аналогии с техническими устройствами называют устойчивым состоянием равновесия. Равновесие и устойчивость в экономических и организационных системах - гораздо более сложные понятия, чем в технике, и до недавнего времени ими пользовались только для некоторого предварительного описательного представления о системе. В последнее время появились попытки формализованного отображения этих процессов и в сложных организационных системах, помогающие выявлять параметры, влияющие на их протекание и взаимосвязь.
Развитие.
Исследованию процесса развития, соотношения процессов развития и устойчивости, изучению механизмов, лежащих в их основе, уделяют в кибернетике и теории систем большое внимание. Понятие развития помогает объяснить сложные термодинамические и информационные процессы в природе и обществе.
Цель.
Применение понятия "цель" и связанных с ним понятий целенаправленности, целеустремленности, целесообразности сдерживается трудностью их однозначного толкования в конкретных условиях. Это связано с тем, что процесс целеобразования и соответствующий ему процесс обоснования целей в организационных системах весьма сложен и не до конца изучен. Его исследованию большое внимание уделяется в психологии, философии, кибернетике. В Большой Советской Энциклопедии цель определяется как "заранее мыслимый результат сознательной деятельности человека". В практических применениях цель - это идеальное устремление, которое позволяет коллективу увидеть перспективы или реальные возможности, обеспечивающие своевременность завершения очередного этапа на пути к идеальным устремлениям.

В настоящее время в связи с усилением программно-целевых принципов в планировании исследованию закономерностей целеобразования и представления целей в конкретных условиях уделяется все больше внимания. Например: энергетическая программа, продовольственная программа, жилищная программа, программа перехода к рыночной экономике. Понятие цель лежит в основе развития системы.

^ 3.2.Подходы к определению понятия системы.

Типичное определение системы:

Система – упорядоченное множество взаимосвязанных элементов, обладающее целостностью, структурой и организацией.


Уже это краткое определение показывает, что понятие системы предполагает такие понятия, как элемент и структура.

Элемент – неразложимый далее (в данной системе, при данном способе рассмотрения) компонент (единица анализа) сложных предметов, явлений, процессов.

В настоящее время в науке под элементами понимают любые объекты, связанные с другими объектами в сложный комплекс. Иначе говоря, понятие “элемент” берется как относительное.


В настоящее время нет единства в определении понятия "система". В первых определениях в той или иной форме говорилось о том, что система - это элементы и связи (отношения) между ними. Например, основоположник теории систем Людвиг фон Берталанфи определял систему как комплекс взаимодействующих элементов или как совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и со средой. А.Холл определяет систему как множество предметов вместе со связями между предметами и между их признаками. Ведутся дискуссии, какой термин - "отношение" или "связь" - лучше употреблять.

Позднее в определениях системы появляется понятие цели. Так, в "Философском словаре" система определяется как "совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях между собой определенным образом и образующих некоторое целостное единство".

В последнее время в определение понятия системы наряду с элементами, связями и их свойствами и целями начинают включать наблюдателя, хотя впервые на необходимость учета взаимодействия между исследователем и изучаемой системой указал один из основоположников кибернетики У. Р. Эшби.

М.Месарович и Я.Такахара в книге "Общая теория систем" считают, что система - "формальная взаимосвязь между наблюдаемыми признаками и свойствами".

Таким образом, в зависимости от количества учитываемых факторов и степени абстрактности определение понятия "система" можно представить в следующей символьной форме. Каждое определение обозначим буквой D (от лат. definitions) и порядковым номером, совпадающим с количеством учитываемых в определении факторов.

^ D1. Система есть нечто целое:

S=А(1,0).

Это определение выражает факт существования и целостность. Двоичное суждение А(1,0) отображает наличие или отсутствие этих качеств.


^ D2. Система есть организованное множество (Темников Ф. Е.):

S=(орг, М),

где орг - оператор организации; М - множество.


DЗ. Система есть множество вещей, свойств и отношений (Уемов А. И.):

S=({т},{n},{r}),

где т - вещи, n - свойства, r - отношения.


D4. Система есть множество элементов, образующих структуру и обеспечивающих определенное поведение в условиях окружающей среды:

S=(e , SТ, ВЕ, Е),

где e - элементы, SТ - структура, ВЕ - поведение, Е - среда.


D5. Система есть множество входов, множество выходов, множество состояний, характеризуемых оператором переходов и оператором выходов:

S=(Х, Y, Z, H, G),

где Х - входы, Y - выходы, Z - состояния, Н - оператор переходов, G - оператор выходов. Это определение учитывает все основные компоненты, рассматриваемые в автоматике.


D6. Это шестичленное определение, как и последующие, трудно сформулировать в словах. Оно соответствует уровню биосистем и учитывает генетическое (родовое) начало GN, условия существования КD, обменные явления МВ, развитие ЕV, функционирование FС и репродукцию (воспроизведения) RР:

S=(GN, KD, MB, EV, FC, RP).


D7. Это определение оперирует понятиями модели F, связи SС, пересчета R, самообучения FL, самоорганизации FQ, проводимости связей СО и возбуждения моделей JN:

S=(F, SС, R, FL, FO, СО, JN).

Данное определение удобно при нейрокибернетических исследованиях.


D8. Если определение D5 дополнить фактором времени и функциональными связями, то получим определение системы, которым обычно оперируют в теории автоматического управления:

S=(Т, X, Y, Z, W , V, h, j),

где Т - время, Х - входы, Y - выходы, Z - состояния, W . - класс операторов на выходе, V - значения операторов на выходе, h - функциональная связь в уравнении y(t2)= h(x(t1),z(t1),t2), j - функциональная связь в уравнении z(t2)=j(x(t1), z(t1), t2).


D9. Для организационных систем удобно в определении системы учитывать следующее:

S=(РL, RO, RJ, EX, PR, DT, SV, RD, EF),

где РL - цели и планы, RO - внешние ресурсы, RJ - внутренние ресурсы, ЕХ - исполнители, PR - процесс, DТ - помехи, SV - контроль, RD - управление, ЕF - эффект.

Последовательность определений можно продолжить до Dn (n=9, 10, 11, ...), в котором учитывалось бы такое количество элементов, связей и действий в реальной системе, которое необходимо для решаемой задачи, для достижения поставленной цели. В качестве "рабочего" определения понятия системы в литературе по теории систем часто рассматривается следующее: система - множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определенную целостность, единство.

Под системой понимается объект, свойства которого не сводятся без остатка к свойствам составляющих его дискретных элементов (неаддитив­ность свойств). Интегративное свойство системы обеспечивает ее целост­ность, качественно новое образование по сравнению с составляющими ее частями.

Любой элемент системы можно рассматривать как самостоятельную систему (математическую модель, описывающую какой-либо функциональный блок, или аспект изучаемой проблемы), как правило более низкого поряд­ка. Каждый элемент системы описывается своей функцией. Под функцией понимается присущее живой и косной материи вещественно-энергетические и информационные отношения между входными и выходными процессами. Если такой элемент обладает внутренней структурой, то его называют подсистемой, такое описание может быть ис­пользовано при реализации методов анализа и синтеза систем. Это нашло отражение в одном из принципов системного анализа - законе системнос­ти, говорящим о том что любой элемент может быть либо подсистемой в некоторой системе, либо подсистемой среди множества объектов аналогич­ной категории. Элемент всегда является частью системы и вне ее не представляет смысла.

^ 3.3.О выборе определения системы
Рассматривая различные определения системы и не выделяя ни одного из них в качестве основного, обычно подчеркивают сложность понятия системы, неоднозначность выбора формы описания на различных стадиях исследования. При описании системы рекомендуется воспользоваться максимально полным способом, а потом выделить наиболее существенные компоненты, влияющие на ее функционирование, и сформулировать рабочее описание системы.

Таким образом, мы приходим к выводу, что система есть форма представления предмета научного познания. И в этом смысле она является фундаментальной и уни­версальной категорией. Все научное знание с момента его зарождения в Древней Греции строило предмет познания в виде системы.

Это делает понятной позицию тех авторов, которые обязательно вводят в определение системы некоторый интегральный признак, и отказываются признавать систему в любой совокупности элементов, просто находящихся в отношениях. Так, В.Н. Садовский в определении системы говорит о "некотором, целостном единстве", а в определение уже об "определенной целостности, единстве" А.И. Уемов вводит требование "отношений с заранее фиксированными свойствами"32, а Ю.А. Урманцев - закон композиции как "условия, ограни­чивающие отношения единства между элементами"33. Некоторые авторы используют общий термин "системообразующий фактор", необходимый, чтобы совокупность элементов, нахо­дящихся в отношениях, была системой, однако без его конкретизации.

Многочисленные дискуссии по поводу всех предлагавшихся определений, как правило, поднимали вопрос: кем и чем задаются эти важнейшие формирующие систему "системообразующие", "определенные", "ограничивающие" признаки? Оказывается, что ответ на эти вопросы общий, если учесть, что форма представления предмета познания должна соотноситься с самим объектом познания. Следовательно, именно объект определит то интегративное свойство (выделяемое субъектом), которое делает целостность "опре­деленной". Именно в этом смысле следует трактовать положение, что целое предшествует совокупности элементов.

Отсюда следует, что определение системы должно включать не только совокупность, композицию из элементов и отношений, но и целостное свойство самого объекта, отно­сительно которого и строится система. Тем самым выявляется роль онтологического основания в представлении объекта, предмета познания и учитывается включенность объекта в человеческую деятельность 34. Развивая введенное Дж. Клиром понятие "система на объекте", следует говорить о "системе на объекте" относительно данного качества (интегративного свойства). Тогда и объект в целом будет представлен множеством "систем относительно данного качества".

Теперь мы можем предложить следующее уточненное (гносеологическое) определение системы:

"Система S на объекте А относительно интегративного свойства (качества) I есть совокупность таких элементов, находящихся в таких отношениях, которые порождают данное интегративное свойство". [Агошкова]


^ 4. Системология как наука, три компонента науки о системах (Клир). Основные этапы развития идей теории систем, системного анализа и системного подхода (Сурмин)
^ Если начинают с неправильного, то мало надежды на правильное завершение

Конфуций


Нужно перестать поступать так, словно природа делится на дисциплины, как в университетах

Рассел А. Аккофф

^ 4.1. Системология как наука, три компонента науки о системах (Клир)


Одной из важнейших особенностей развития науки является возникновение очень сложной иерархии специализированных дис­циплин. На место древнего ученого-философа, такого как Аристо­тель, который мог охватить практически всю совокупность доступ­ных в его время знаний, пришли поколения ученых, обладающих все большей глубиной знаний и все большей узостью интересов и компетенции.

Вероятно, основной причиной, породившей тенденцию к раз­дроблению науки на узкие специальности, является ограниченность возможностей человеческого разума. Поскольку объем знаний стал больше того, который человек в состоянии воспринять, всякое уве­личение знания необходимо приводит к тому, что человек может охватить все меньшую его часть. Чем глубже это знание, тем более специализированным оно должно быть.

Углубление специализации по дисциплинам присуще не только естественным наукам. В других областях человеческой деятельно­сти, например в технике, медицине, гуманитарных науках, искусст­ве, наблюдается та же тенденция. Так, техника из одной дисципли­ны превратилась в спектр инженерных отраслей, таких, как меха­ника, электротехника, химическое машиностроение или атомная техника, и каждая из них, в свою очередь, подразделяется на мно­жество узких специальностей.

Одной из главных особенностей науки второй половины нашего столетия является появление ряда родственных научных направле­ний, таких, как кибернетика, общесистемные исследования, теория информации, теория управления, математическая теория систем, теория принятия решении, исследование операции и искусственный интеллект. Все эти области, появление и развитие которых тесно связано с возникновением и прогрессом компьютерной технологии обладают одним общим свойством - они имеют дело с такими системными задачами, в которых главенствующими являются информационные, реляционные и структурные аспекты, в то время как тип сущностей, образующих систему, имеет значительно меньшее значение. Становится все более очевидным, что полезно было бы посмотреть на эти взаимосвязанные интеллектуальные разработки как на части более общего поля исследований, обычно называемого наукой о системах или системологией.


Если наука о системах является наукой в обычном смысле, то в ней следует различать три основных компонента:

1) область исследования;

2) совокупность знаний об этой области;

3) методологию (совокупность согласованных методов) накопления новых знаний об этой области и использования этих знаний для решения относящихся к ней задач.

Назначение данного вводного раздела — охарактеризовать три компонента—область, знания и методологию науки о системах. Кроме того, приводятся доводы за то, что науку о системах нельзя непосредственно сравнивать с другими науками, а правильнее было бы рассматривать ее как новое измерение в науке.

Точнее было бы сказать, что предметом любой научной дисциплины является определенный класс систем. В самом деле, термин система безусловно является одним из самых распространенных терминов, используемых при описании работ в самых разных научных дисциплинах, особенно в последнее время. Этот термин, к сожалению, оказался чрезмерно перегружен и имеет различный смысл при различных обстоятельствах и для различных людей.

В область науки о системах входят все типы свойств отноше­ний, существенные для отдельных классов систем или в очень ред­ких случаях существенные для всех систем. Выбранная классифика­ция систем по отношениям определяет способ разбиения области исследований науки о системах на подобласти точно т