Основні закономірності систем
Надамо спочатку деякі закономірності систем у викладі Б.Флейшмана [3].
«Лишь иерархическая упорядоченность мира позволяет обозреть его многообразие. В его части, известной нам, сосуществуют, взаимодействуя, три последовательно возникшие иерархии (рис. 1.1). Это естественно возникшие иерархии: физико-биологическая (А, Б) и социальная (В) – и искусственно возникшая техническая иерархия (Г). На рис.1.1 приведены лишь бесспорно выделяемые классы систем, составляющие иерархии, а промежуточные классы опущены».
Эмпирические закономерности классов систем данных иерархий.
С повышением уровня системы:
-
Разнообразие (число различных типов систем данного класса) возрастает.
-
Обилие или распространенность (число N однотипных систем данного типа (вида) в заданном пространстве (например, на Земле или в известной нам части Вселенной) убывает, что связано с возрастанием их размеров.
-
Сложность (для структуры системы определяется числом ее элементов и числом связей между ними, для поведения системы определяется характером и разнообразием реакций на внешние воздействия) возрастает до уровня особи.
-
Устойчивость (способность системы противостоять возмущающим воздействиям для самосохранения). От нее зависит продолжительность жизни системы, а от последней и их распространенность. Возрастает начиная с некоторого уровня
-
Эмергентность (степень несводимости свойств системы к свойствам отдельных элементов, из которых она состоит) возрастает в физико-биологической иерархии по крайней мере до уровня особи. Богданов А.А. отметил, что организация системы тем выше, чем сильнее свойства целого отличаются от простой суммы его частей.
-
Неидентичность (степень отличия систем одного и того же типа (вида) друг от друга возрастает. Так, однотипные атомы или молекулы более идентичны, чем одновидовые клетки.
Поняття ентропії
Ентропія – це ступінь невпорядковоності (невизначеності). Це поняття запозичене з термодинаміки, де ентропія пов’язана із вірогідністю певного розташування молекул. У кібернетиці та загальній теорії систем ентропія означає величину невизначеності, яка виникає при виборі з великої кількості можливих варіантів. Для зменшення ентропії необхідно зменшувати існуючу невизначеність, що досягається шляхом отримання інформації. Інформація, згідно теорії інформації, характеризується величиною, яка пов’язана із кількістю можливих варіантів вибору у системі.
Наприклад, якщо можливі 8 варіантів, то ентропія становить 3 біти. Після чотирьох виборів варіантів невизначеність залишається як решта 4 варіанти – ентропія 2 біти. Дві наступні виборки залишають два варіанти – ентропія 1 біт. Якщо зробити ще один вибір з двох варіантів, то залишається тільки один можливий варіант – невизначеність зникає, ентропія дорівнюватиме нулю.
Поняття ентропії та кількості інформації можна використовувати для характеристики живих та неживих систем. Неживі системи (які зазвичай розглядаються як закриті) мають тенденцію розвитку у напрямку до стану максимальної невпорядкованості, тобто до максимальної ентропії. Відмінністю живих (а значить, відкритих) систем є протидія процесу невпорядкованості та розвиток у напрямку більш високої організованості. Загальна теорія систем пояснює ці тенденції у такий спосіб:
а) обробка інформації призводить до зменшення позитивної ентропії
б) отримання енергії з навколишнього середовища (збільшення від’ємної ентропії, яке зветься негентропійним процесом) протидіє тенденції невідворотного природного процесу збільшення позитивної ентропії.