Сложные системы и принципы системотехники

Будем называть системой объект любой природы (либо совокупность взаимодействующих объектов людей, в том числе различной природы), обладающий выраженным "системным" свойством (свойствами), то есть свойством, которого не имеет ни одна из частей системы при любом способе членения и не выводимым из свойств частей. Части системы, имеющие аналогичные свойства, назовем подсистемами. Объединение нескольких систем, обладающее системным свойством, будем называть надсистемой или системой более высокого порядка (2-го, 3-го и т.д.). Элементом системы является объект (часть системы) с однозначно определенными известными свойствами.

Система (подсистема, элемент) имеет входы и выходы. Входом называется дискретное или непрерывное множество "контактов", через которые воздействие среды передается системе. Выход - множество контактов, через которые система воздействует на среду. Любой элемент системы имеет по крайней мере один выход и один вход.

Воздействие может состоять в передаче вещества, энергии, информации или комбинации этих компонентов. Соответственно будем говорить о вещественном, энергетическом, информационном обмене между системой и средой (метаболизме).

Таким образом понятия "элемент", "подсистема", "система", "надсистема", взаимно преобразуемы: система может рассматриваться как элемент системы более высокого порядка, а элемент - как система (при углубленном анализе); отношение к системе определяется не только ее содержанием, но и точкой зрения, позицией, задачей исследователя.

В практике нередко применяется термин "сложная" система. Под сложной (крупномасштабной) системой будем понимать систему, число подсистем которой очень велико, а состав разнороден.

Среда есть окружение, с которым система взаимодействует. Взаимодействующие со средой системы называются "открытыми". "Закрытые" ("замкнутые") системы среды не имеют. Средой для одной из подсистем системы могут служить остальные подсистемы или часть из них, а также другие сторонние системы. Среда - тоже система.

Сложные системы обладают особыми свойствами. Назовем эти свойства.

· Уникальность: каждая система этого класса не имеет полных аналогов поведения, во всяком случае аналоги настолько редки, что с их наличием в исследованиях и практике можно не считаться.

· Слабопредсказуемость: никакое, сколь угодно подробное знание морфологии и функций элементов (подсистем) не позволяет определить функции объекта. Никакое, сколь угодно подробное и точное знание поведения объекта на интервале (-t, 0), не позволяет точно предсказать его поведение на интервале (0, t).

· Негентропийность или целенаправленность: система в состоянии (в определенных пределах) управлять своей энтропией (уменьшать ее, сохранять, тормозить увеличение) при случайном и неблагоприятном воздействии среды или (и) способна осуществлять поведение, преследующее достижение определенной цели.

Негентропия - (мера вероятности пребывания в данном состоянии) определяет "стремление" системы к основному процессу, способность устранять последствия случайных внешних и внутренних воздействий.

Целенаправленность - "стремление" к достижению цели - выражает именно эту тенденцию: сохранения и усиления основного процесса, ведущего к цели. Поэтому понятия "негентропийность" и "целенаправленность" - родственные.

В простых физических системах энтропия вычисляется относительно просто. В сложных системах основной процесс может быть скрыт от наблюдателя, поэтому выявить случайные отклонения непросто. Вычислить негентропию и использовать ее сложно, а иногда - невозможно. Здесь удобнее оперировать понятием целенаправленности.

Итак, сложные системы обладают свойствами уникальности, слабопредсказуемости, и негентропийности (целенаправленности).

Свойство уникальности является внешним по отношению к системе и влияет на отношение к ней исследователя (пользователя).

Свойство негентропийности (целенаправленности) является внутренним, труднораспознаваемым и не всегда доступным пониманию исследователя, особенно на относительно коротком (по сравнению со временем существования системы) интервале времени.

Для исследователя (пользователя) на первый план выступает свойство слабой предсказуемости поведения, которое, в сущности, и является практическим признаком сложной системы, остальные же свойства могут быть выявлены только в процессе исследования, то есть при условии, что исследование их обнаружит.

Сложные системы могут иметь различную природу:

"чисто физические" необратимые термодинамические неравновесные системы (вулкан, солнце),

технические системы (производство),

биологические системы (клетка, живое существо, экологический комплекс),

общественные системы различного уровня (человек, отрасль промышленности, экономика страны).

Любые принципы основаны на опыте и общественном соглашении, это касается и принципов системотехники. Опыт исследования объектов различного состава, содержания и области применения (физических, технических, биологических, эргатических, мысленных конструкций и т.д.) позволяет сформулировать три основных принципа системотехники, которые можно положить в основу исследования, использования и создания сложных систем:

1. Принцип моделируемости;

1. Принцип физичности;
2. Принцип целенаправленности;

Дата добавления: 2014-01-11