Елементи загальної теорії систем

Загальна теорія систем — спеціальна наукова та логіко-методологічна концепція дослідження об’єктів, які є системами.

В развитии системных исследований можно выделить четы­ре этапа. В 20-е годы в СССР вышла в свет книга А. А. Богда­нова [2], явившаяся исторически первым вариантом общей тео­рии систем (ОТС). Однако эта работа не получила поддерж­ки и научного резонанса в те годы. В отечественной науке ей предшествовали труды А. М. Бутлерова по теории химического строения, Д. И. Менделеева по систематизации элементовв, кри­сталлографа Е. С. Федорова и физиолога Н. А. Белова.

В 30-е годы идея системного подхода и построения ОТС была воз­рождена в работах Л. Берталанфи и других ученых. Головною ідеєю загальної теорії систем, є визнання ізоморфізму (подібності) законів, що керують функціонуванням системних об’єктів. Берталанфі також запропонував та досліджував відкриті системи – системи, що постійно обмінюються речовиною та енергією із зовнішнім середовищем.

С рож­дением кибернетики [3] системные исследования получили свое подлинное развитие — на солидной научной и технической ба­зе, с использованием опыта проектирования автоматических и автоматизированных систем (работы У. Эшби, О. Ланге и др.). Более того, обозначилось взаимопроникновение понятий и ме­тодов кибернетики и системных исследований, что достаточно убедительно показано автором данного труда. В 60-е годы бы­ли созданы оригинальные варианты ОТС, имеющие собствен­ный математический аппарат (работы М. Месаровича, А. И. Уемова, Ю.А. Урманцева и др.)

Теоретические положения системного подхода еще на ран­ней стадии его развития подвергались критическим и скептиче­ским оценкам. Главным объектом критики являлись якобы ма­лая эффективность и даже бесплодность системных исследова­ний. Спорадические приложения этих исследований в ряде областей знания в расчет не принимались. И даже результаты, достигнутые с помощью системного анализа, т. е. комплекса приемов и методов решения конкретных (теоретических и прак­тических) задач на основе принципа системности, представля­лись критикам малоубедительными.

Метою досліджень загальної теорії систем є вивчення:

• різноманітних видів та типів систем;

• основних принципів й закономірностей поведінки систем;

• функціонування та розвитку систем.

«Цель теории систем — не более или менее неопределенные аналогии, а установление принципов, пригодных для объяснения явлений, не учитываемых обычной традиционной наукой» [1: рос. версія].

Класифікація систем

По рангу

• Подсистема — система, являющаяся частью другой системы и способная выполнять относительно независимые функции, имеющая подцели, направленную на достижение общей цели системы.

• Надсистема — более крупная система, частью которой является рассматриваемая система.

Термодинамическая классификация

Системы классифицируются по характеру связей параметров системы с окружающей средой.

• Закриті системи – для них є обмеження обміну енергією, речовиною, інформацією.

  • замкнуті системи – обмінюються тільки енергією, но немає обміну речовиною;

  • ізольовані системи – відсутній будь-який обмін з навколишнім середовищем.

• Відкриті системи – вільно обмінюються енергією,речовиною та інформацією.

По походженню

Пример двухуровневой классификации систем по происхождению (природной принадлежности):

• Природні

  • неорганические

  • биологические

  • экологические

  • другие

• Штучні

  • материальные

  • абстрактные (идеальные)

  • абстрактно-материальные

• Змішані

  • социо-технологические

  • организационно-технические

  • социально-экономические

  • другие

Класифікація систем по математичним властивостям їхніх моделей

Динамические системы характеризуются тем, что их выходные сигналы в данный момент времени определяются характером входных воздействий в прошлом и настоящем (зависит от предыстории). В противном случае системы называют статическими.

Примером динамических систем является биологические, экономические, социальные системы; такие искусственные системы как завод, предприятия, поточная линия и т.д.

Детерминированной называют систему, если ее поведение можно абсолютно точно предвидеть. Система, состояния которой зависит не только от контролируемых, но и от неконтролируемых воздействий или если в ней самой находится источник случайности, носит название стохастической. Приведем пример стохастических систем, это – заводы, аэропорты, сети и системы ЭВМ, магазины, предприятия бытового обслуживания и т.д.

Различают системы линейные и нелинейные. Для линейных систем реакция на сумму двух или более различных воздействий эквивалентна сумме реакций на каждое возмущение в отдельности, для нелинейных – это не выполняется.

Если параметры систем изменяются во времени, то она называется нестационарной, противоположным понятием является понятие стационарной системы.

Пример нестационарных систем – это системы, где процессы, например, старения являются на данном интервале времени существенными.

Если вход и выход системы измеряется или изменяется во времени дискретно, через шаг dt, то система называется дискретной. Противоположным понятием является понятие непрерывной системы. Например: ЭВМ, электронные часы, песочные часы – дискретные системы; солнечные часы, нагревательные приборы и т.д. – непрерывные системы.

Адаптивная система (самоприспосабливающаяся система) — система, автоматически изменяющая алгоритмы своего функционирования и (иногда) свою структуру с целью сохранения или достижения оптимального состояния при изменении внешних условий.

Примеры адаптивных систем:

• «Живые»: человек, семья, организация.

• Механические: системы контроля и управления (за счет механизма обратной связи).

• Компьютерные: роботы, искусственная нейронная сеть.