3.3. Анализ и синтез - методы исследования систем

В предыдущем параграфе рассмотрены модели систем, которые строят с целью проведения системного анализа. Построение модели системы — это процесс формализации ее описания, которая достигает­ся за счет изучения системы и в некоторой степени за счет упрощения ее реальных структур, связей и отношений. Остановимся на методах, позволяющих проводить исследования систем для дальнейшего пост­роения их моделей. В качестве таких методов первостепенное значе­ние имеют анализ и синтез. Указанные методы противоположны друг другу по смыслу, так как анализ есть совокупность операций разделения целого на части, в то время как синтез - объединение частей в целое. Однако в приложении к решению задач исследования сложных систем применение этих методов автономно невозможно. Исследовать слож­ную систему можно только используя два указанных метода в совокуп­ности. В применении анализа и синтеза к исследованию сложных сис­тем проявляется диалектический принцип единства и борьбы противо­положностей. Изложим суть каждого из подходов.

Аналитический метод состоит в расчленении сложного целого на все менее сложные части. Кроме того, он также предполагает, что части снова образуют единое целое в случае их соединения надлежащим образом. Этот момент соединения частей в целое является конечным этапом анализа, так как только после этого появляется возможность объяснить целое через его части и представить результат анализа в виде структурной схемы целого. С другой стороны, роль синтеза не сводит­ся только к сборке частей, полученных при анализе. Необходимо под­черкнуть целостность системы, которая нарушается при анализе; при разбиении системы утрачиваются не только существенные свойства самой системы, но исчезают и существенные свойства ее частей, ока­завшихся отделенными от нее. Результатом анализа является лишь вскрытие структуры; знание о том, как система работает, ответ на воп­рос, почему она это делает так, дает синтез. Анализ и синтез дополняют, но не заменяют друг друга. Про­ведение системного анализа требует совмещения обоих указанных методов.

Автономное применение аналитических методов возможно лишь в тех случаях, когда систему удаётся разделить на не зависимые друг от друга части. Действительно, в этом случае отдельное рассмотрение частей позволяет составить правильное представление об их вкладе в общий эффект функционирования системы. Однако в реальной жизни найти систему, которая бы являлась результатом арифметического объединения своих компонентов, практически невозможно. Если удас­тся привести пример такой системы, то это будет удачное исключение, а не правило. В реальных ситуациях все части системы функциониру­ют взаимосвязано; вклад одной части в общесистемный эффект зави­сит от вкладов других частей, т.е. можно констатировать, что реаль­ные системы неаддитивны. В теории проектирования сложных систем проявление свойства неаддитивности хорошо известно. Оно проявляется в следующем. При проектировании систем формулируют условие оп­тимальности проекта. Но поскольку проект создается для сложной си­стемы, постановка математической задачи проектирования имеет очень большую размерность и не решается путем проведения прямой опти­мизации. В этом случае проводят разбиение системы на подсистемы и пытаются решить задачу оптимального проектирования подсистем с последующим объединением проектных решений. Оказывается, что в силу свойства неаддитивности систем созданный таким образом про­ект системы не будет обладать свойствами оптимальности. В ряде случаев спроектированная таким способом система будет просто не­работоспособна. Попытка создать оптимальную систему из оптималь­ных частей, таким образом, не достигает успеха. Следовательно, при исследовании системы, ее динамики, свойств и, в конечном итоге, при построении модели системы требуется наряду с разбиением системы на части исследовать взаимодействие частей. Методом решения вто­рой задачи является синтез.

Аргументом в пользу совместного применения аналитических и син­тетических методов исследования систем является необходимость установления всесторонних отношений между рассматриваемыми яв­лениями. Описывать с помощью моделей можно только познанные яв­ления, а таковыми они будут лишь тогда, когда известна совокупность условий, необходимых и достаточных для их реализации. Аналитичес­кие методы устанавливают только причинно-следственные отношения. В этом случае из рассмотрения исключаются все другие виды взаимо­действия, в том числе и взаимодействия с окружающей средой. Уста­новление причины для некоторого следствия означает определение не­обходимых условий для реализации этого события. Но кроме необхо­димых, коренных событий есть большое количество необходимых и достаточных условий, которые не выявляются аналитическими методами, и, следовательно, эти методы не гарантируют общую картину описываемых взаимодействий. В качестве примера иллюстрирующего данные высказывания, можно привести систему «семя-растение». С точки зрения аналитических методов, устанавливающих причинно-следственные отношения, для того чтобы получить растение, необходимо иметь семя. Но аналитические методы не учитывают, что для произ­растания растения необходима еще почва, вода, воздух, тепло, свет и т.д. Подобную полноту исследований гарантируют синтетические ме­тоды. Использование синтетических методов основано на признании того, что отношение «причина-следствие» является не единственно возможным и приемлемым описанием взаимодействия. Имеется еще масса необходимых и достаточных условий, требующих учета при рассмотрении наступления некоторых явлений или процессов, без учета которых модель будет не только неадекватной, неработоспособной.