Майков В.П. - Введение в системный анализ, страница 2

Эти два разных ответа делят идеалистов на субъективных и объективных позитивистов, а материалистические взгляды приводят к метафизике и диалектике (см. табл.1.1).

Выделим основные признаки системности. К ним, обычно, относят: структурированность системы, взаимосвязанность составляющих ее частей, подчиненность организации всей системы определенной цели

В этом несложно убедиться практически на примере любой системы.

Табл. 1.1

Возьмем, например, вуз в качестве такого объекта. Здесь легко выделить структурированность: вуз как целое, факультеты, студенческие группы, учащиеся. Этот же объект можно структурировать по административному признаку: ректорат – административные подразделения. Наличие связей между структурными элементами не вызывает сомнения. Это же можно сказать и относительно цели вуза.

Рассмотрим далее в чем и как проявляются основные признаки системности на примерах, относящихся к человеческой деятельности.

1.2.Системность практической деятельности. Рассмотрим в историческом плане процесс повышения производительности труда и попытаемся найти заложенные в нем признаки системности.

Простейший и исторически первый способ повышения эффективности человеческого труда – механизация. Полезность механизации не требует пояснений. Однако механизация имеет естественный предел. Механизмами надо управлять и, по крайней мере, в некоторых случаях лучше выполняют эту функцию автоматы.

Так появляется новый этап в процессе повышения производительности труда – автоматизация. Автоматизация основана на жестком алгоритме действий, заранее заложенным человеком в автоматизированную систему. В случае нештатной ситуации вмешивается человек. Нельзя ли и в нештатных, т.е. непредвиденных случаях обойтись без человека?

Последнее возможно лишь при наличии "искусственного интеллекта". Такие системы в настоящее время уже создаются, а новый этап в процессе повышения производительности труда называют кибернетизацией.

Таким образом, в эволюции процесса повышения производительности труда мы легко различаем признаки системности – структурированность (механизация, автоматизация, кибернетизация); взаимосвязанность (например, автоматизация не могла возникнуть раньше механизации и т.п.).

Что касается третьего основного принципа системности – "наличия цели", то естественно, что на этапе механизации никто не ставил глобальной цели, связанной, например, с будущей кибернетизацией. К кибернетизации подводит
п р о ц е с с э в о л ю ц и и в сфере производственной деятельности. Таким образом, вопрос о цели или, как выражаются философы, о целеполагании не столь простой, как это представляется на первый взгляд, и он будет рассмотрен отдельно. Здесь же ограничимся замечанием о наличии локальной цели, которую, несомненно, ставит специалист, задумываясь о повышении эффективности того или иного производства.

1.3. Системность познавательной деятельности. С древнейших времен человека интересует устройство мира, в котором он живет. Процессу познания помогает наличие у человека аналитического образа мышления. Сущность анализа состоит в разделении целого на части, в представлении сложного в виде совокупности более простых составляющих, в поиске проявления структурированности. Вспомним примитивные первые представления человека о мире, который образуют земля, вода, воздух, огонь… Но для познания целого необходим и обратный процесс – синтез. Человек, как продукт природы, обладает не только аналитическим, но и синтетическим стилем мышления, которые образуют естественное системное мышление человека. В этом смысле задача курса системного анализа заключается в понимании такой особенности процесса мышления и сознательном повышении уровня его системности.

Сказанное относится не только к индивидуальному мышлению, но и к общечеловеческому процессу накопления знаний вообще. Так, аналитичность человеческого знания находит отражение в существовании различных наук, в их продолжающейся дифференциации, выделении все большего числа объектов для исследования. Например, в последние годы прошлого века из классической механики выделилась квантовая механика, а на ее основе была создана квантовая теория поля, появилась специальная теория относительности как механика околосветовых скоростей; в свою очередь это привело к появлению общей теории относительности, или теории тяготения.

Однако обозначился и обратный процесс – синтеза знаний. Одной из форм его проявления явилось появление так называемых "пограничных наук" о чем свидетельствуют их названия: физикохимия, биохимия, биофизика и др. Другая, более высокая форма организации синтеза знаний, реализуется в появлении наук, отражающих самые общие свойства природы. К ним относятся и системные науки: кибернетика, теория систем, теория организации и др. В них необходимым образом соединяются технические, естественные и гуманитарные знания [1].

1.4. Системность как объект исследования. Обсуждение проблем, близких к системным, уходят в глубь веков. Здесь конспективно отметим лишь исследования, в которых системность в основном увязывается с естественными и техническими науками.

Первым вопрос о научном подходе к управлению сложными системами поставил хорошо известный французский физик и математик А.М. Ампер (1775 – 1836). В конце своей жизни он разработал классификацию наук, в которой выделил специальную науку об управлении государством и назвал ее к и б е р н е т и к о й. В кибернетике Ампера впервые подчеркиваются системные особенности предмета исследования.

В 1843г. вышла книга польского философа Б. Трентовского "Отношение философии к кибернетике как искусству управления народом" Трентовский ставил целью построения научных основ практической деятельности руководителя. Он писал: «Применение искусства управления без сколько-нибудь серьезного изучения соответствующей теории подобно врачеванию без сколько-нибудь глубокого понимания медицинской науки».

Значительный вклад в изучение общих свойств систем внес русский философ, медик по профессии, А.А. Богданов (1873 -1928). В 1911 – 1925 гг. вышли три тома его известной книги «Всеобщая организационная наука (тектология)». Хотя Богданов не дает строгого определения понятия организованности (см. об этом в п.4.6.), тем не менее, отмечает, что уровень любой организации тем выше, чем сильнее свойства целого отличаются от простой суммы свойств его частей. Большое место в тектологии уделяется закономерностям развития организации, взаимодействию собственных целей организации с целями ее соподчиненных частей и др. Об актуальности идей Богданова свидетельствует сравнительно недавнее переиздание тектологии [3].

1948 г. – год начала современного этапа развития системных представлений. Вышла в свет «Кибернетика» американского математика Н.Винера [4]. Первоначально кибернетика Винера вызвала «небольшой шок» среди научной общественности, поскольку претендовала на рассмотрение как технических, так и биологических, экономических и даже социальных проблем. В нашей стране кибернетика была встречена даже враждебно. Этому частично способствовали неосторожные заявления кибернетиков о «мыслящих машинах», что истолковывалось в буквальном смысле. С кибернетикой Винера связаны такие продвижения в развитии системных представлений как осознание понятия информации в качестве всеобщего свойства материи и количественное описание категории информации, выделение принципов оптимальности в проектировании и управлении, развитие методов моделирования на основе «расчетного эксперимента» и др.

В определенной степени независимо от кибернетики в этот же период развивается общая т е о р и я с и с т е м, родоначальником которой считается австрийский биолог Л.Берталанфи. Ему принадлежит начало систематического изучения особенностей о т к р ы т ы х с и с т е м, обменивающихся с окружающейся средой веществом, энергией и информацией (отрицательной энтропией).

К этому же периоду относятся работы канадского биолога и кибернетика Эшби (см. п.4.7).

Исследование открытых систем методами
н е р а в н о в е с н о й термодинамики продолжает бельгийская школа, которую до недавнего времени возглавлял Нобелевский лауреат И.Пригожин. Как считает И.Пригожин в книге с характерным названием «Конец определенности» «За последние десятилетия родилась новая наука – физика неравновесных процессов, развитие которой привело к возникновению таких новых понятий, как самоорганизация и диссипативные структуры, повсеместно используемые ныне в широком спектре дисциплин от космологии, химии и биологии до экологии и социальных наук»[5]. Под диссипативными здесь подразумеваются организованные структуры, которые образуются вдали от термодинамического равновесия.

В кратком обзоре системных исследований следует выделить работы научной школы под руководством академика АН СССР В.В.Кафарова ( Московский химико- технологический университет им. Д.И. Менделеева). Они были первыми широкими исследованиями по применению методов кибернетики в химии и химической технологии [6].

Наконец, следует также назвать работы, проводимые в Московском государственном университете инженерной экологии, в которых был сделан переход от классической термодинамики к нелокальной, квантово- релятивистской, версии термодинамики с дискретной пространственно-временной метрикой [7, 8].

Освобождение классической термодинамики от идеализации сплошной, непрерывной среды привело к многочисленным новым следствиям фундаментального и, следовательно, системного характера. Некоторые из этих следствий нашли отражение в содержании настоящего учебного пособия и приложении.

В заключение краткого обзора стоит обратить внимание на разнообразный профиль ученых, принявших участие в формировании системных представлений: философы, математики физики, биологи и др. Последнее вполне логично, если учесть общенаучный характер системных исследований.

На рис.1.2 приведена схема, иллюстрирующая системность как всеобщее свойство природы.

В заключение приведу соображения, изложенные в работе[1]: «Наращивание системности знаний – естественный процесс, происходящий во всех областях человеческой деятельности стихийно (как результат обратной связи через практику, как форма развития). Осознание же системности нашего познания и окружающего мира – это более высокий уровень системности знаний, и оно происходит труднее, медленнее, с отставанием, задержками и петлянием, свойственными процессам блуждания и поиска. Это не бесцельное, хаотическое блуждание, а процесс поиска истины, в котором возможны задержки и ошибки, но его содержание и смысл не в них, а в продвижении к истине».

2. ОБЩИЕ СВОЙСТВА СИСТЕМ

2.1. Системообразующие характеристики. Cуществует несколько десятков различных определений системы, но отсутствует одно общепринятое. Тем не менее все понимают о чем идет речь. Приведем наиболее часто употребляемые формулировки

Система – совокупность взаимосвязанных элементов, объединенных единой целью.

Техническая система есть комплекс взаимосвязанных технических средств, обеспечивающих преобразования массы, энергии и информации.

Система в химической технике есть совокупность физико-химических процессов и средств для их реализации. Под средствами подразумевается как аппаратура, так и система управления процессом.

Далее приводится определение, взятое из последнего издания Советской энциклопедии:

«Система – множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которые образуют определенную целостность, единство».