Системы и подсистемы
Прежде, чем раскрывать понятие информационная система, выясним сущность понятия система.
Подсистема – часть системы, выделенная по функциональному или структурному признаку, и отвечающая конкретным целям и задачам.
Любая система функционирует в некоторой среде – не существует абсолютно изолированных от внешнего фона систем. Внешние воздействия на систему называют входными величинами (параметрами), а элементы системы, на которые они подаются (воздействуют) – входами системы. Воздействие системы на внешнюю среду характеризуются значениями ее выходных параметров.
Необходимо четко различать две основные характеристики системы функцию и цель, которые имеют отношение как к целому, а не как к отдельным ее элементам.
Функция – подмножество действий системы, направленных на достижение частных целей управления.
Цель системы – совокупность результатов, определяемых назначением системы.
Для системы характерны такие свойства как сложность, делимость, целостность и структурированность.
Сложностьопределяется множеством входящих в систему компонентов, изменяющих внутренние и внешние связи и отношения.
Делимость предполагает, что система состоит из подсистем, выделенных по определенному признаку и отвечающих конкретным целям и задачам.
Целостность означает, что функционирование множества элементов системы подчинено единой цели.
Структурированность предполагает распределение элементов системы по уровням иерархии.
Примеры систем, состоящих из разных элементов и направленных на реализацию разных целей.
| Система | Элементы системы | Назначение системы |
| Организационная система (Компания) | Структура, персонал, финансы, помещения, оборудование, материалы | Производство товаров и услуг |
| Компьютерная вычислительная система | Компьютеры, архитектура, конфигурация, электронные и электромеханические элементы, программное обеспечение, линии связи, порты | Ввод, обработка, хранение и вывод данных |
| Телекоммуникационная система | Компьютеры, модемы, кабели, сетевое программное обеспечение, персонал | Передача информации |
| Информационная система | Компьютеры, компьютерные сети, информационное и программное обеспечение, персонал | Сбор, обработка, анализ, передача, хранение, обеспечение безопасности информации |
Добавление к понятию «система» слова «информационная» отражает цель ее создания и функционирования.
Для того чтобы понять, что такое экономическая автоматизированная информационная система, необходимо определить ее место в системе управления экономически объектом. Деятельность любого экономического объекта базируется на системе управления объектом и его экономической системе. Систему, реализующую функции управления, к важнейшим из которых относятся прогнозирование, планирование, учет, анализ, контроль и регулирование, называют системой управления.
Система управления экономическим объектом (например, предприятием) характеризуется наличием двух взаимосвязанных компонентов (рис. 2.1):
· субъекта управления, в качестве которого выступает управленческий аппарат предприятия, осуществляющий формирование целей деятельности, принятие решений и обеспечивающий контроль за их выполнением;
· объекта управления, в качестве которого выступает само предприятие, чьи сотрудники осуществляют выполнение поставленных задач и планов.
В рамках системы управления циркулируют информационные потоки, характеризуемые наличием прямой и обратной связей. На вход субъекта управления поступает информация о внешней среде (нормативные и законодательные акты, очерчивающие рамки деятельности предприятия, другие сведения).
Прямая связь от субъекта управления к объекту управления представляет собой поток директивной информации, формируемой управленческим аппаратом в соответствии с целями управления и информацией об экономической ситуации, сложившейся во внешней среде.
Возрастание объемов информации в контуре управления, усложнение ее обработки повлекло за собой сначала внедрение компьютеров на отдельных операциях, а затем расширение их применения. Часть традиционной ИС стала постепенно, но неуклонно трансформироваться в направлении все большей автоматизации обработки информации.
Согласно Федеральному закону РФ от 27 июля 2006 года № 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации» понятие информационной системы трактуется следующим образом: это совокупность содержащейся в базах данных информации и обеспечивающих ее обработку информационных технологий и технических средств».
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Элементы системы (подсистемы) и их свойства
Любая система, как уже упоминалось, состоит из элементов. Но нас будут интересовать технические и социально-экономические системы и их элементы. Что же собой представляют элементы названных систем?
Элементы – это объекты, из которых состоит система, ее структурообразующие части, относительно автономные, выполняющие строго определенные функции.
Особенности, место и назначение каждого элемента определяются целью и задачами системы.
Пример. Предприятие есть система, ее элементами являются производственные участки. Цель системы – получение прибыли и удовлетворение потребностей потребителя. Задачи системы – обеспечить производство продукции с минимальными затратами и организовать ее реализацию. Элементы системы – производственные участки должны подчинить свою деятельность цели и задачам системы – предприятия.
Свойства элементов. Назовем следующие:
· элемент выполняет только ему присущую и не повторяемую другими элементами данной системы функцию;
· элемент обладает способностью интегрировать и взаимодействовать с другими элементами что обеспечивает выполнение им своей функции;
· элемент в системе имеет четкие каналы связи с другими элементами системы и управляемым объектом, минимум связей с элементами вышестоящей системы;
· элементы имеют те же цели, что и система в целом;
· каждый элемент системы должен быть связан с окружающей средой и воспринимать ее воздействие;
· специфические свойства элементов проявляются в их функциях.
Свойства элементов определяют их место во внутренней организации системы. Они развиваются в рамках системы и подчиняются условиям ее функционирования (видоизменяясь, или в процессе развития, или под управляющим воздействием).
Для изучения, анализа и проектирования сложных систем возникает объективная необходимость в выделении отдельных подсистем (частей) по определенным признакам (критериям).
Подсистема – это выделенная по какому-либо признаку часть системы, имеющая характерные особенности.
Критерий выделения подсистем. Подсистемы (части из ряда элементов) социально-экономических систем должны:
· оказывать существенное влияние на достижение конечных результатов системы;
· быть привязаны к целому с помощью определенных отношений каждой части к какой-либо общесистемной характеристике (или характеристикам), имеющей необходимую и логическую функциональную связь с выполнением задач всей системы;
· быть созданы по тем или иным признакам, ясно обнаруживающим необходимую функциональную связь друг с другом и с системой в целом;
· быть соответственно увязаны с поведением всех элементов системы и отражать постоянное функционирование взаимных связей, установленных для отдельных элементов системы через ее подсистемы с окружающей средой.
Выделение подсистемы зависит
· от целей ее исследования,
· от используемого аппарата анализа
Системные признаки выделения подсистем и их элементов. К ним относятся:
· структурная автономность каждого элемента подсистемы,
· различная природа элементов, составляющих подсистемы,
· функциональная специфичность подсистем,
· упорядоченная взаимосвязь элементов подсистем и самих подсистем со средой на основе функциональной интегративности.
Система и подсистема часто меняются местами с учетом вышестоящей системы. Иными словами, система является как абсолютной, так и относительной.
Пример. Предприятие является абсолютной социально-экономической системой, а его цехи – подсистемами, если не обращать внимание на объединение, в состав которого входит данное предприятие. С учетом вышестоящей системы предприятие уже становится подсистемой, а статус системы приобретает объединение. Цех может рассматриваться как сложная система без учета вышестоящей системы, а его производственные участки – подсистемами.
Рассмотрим социально-экономические системы, их элементы и подсистемы с учетом иерархии производства. Но прежде представим уровневое строение системы (рис. 3.2.1).
Ориентируясь на иерархию производства, назовем элементы и подсистемы обозначенных на рис. 3.2.2 систем.
Показанные на рис. 3.2.1, 3.2.2, 3.2.3. и 3.2.4. материалы можно назвать системным инструментарием и с его помощью представить уровневое строение любой социально-экономической системы. Например, уровневое строение цеха как система выглядит так (рис. 3.2.5.):
Важнейшие свойства социально-экономических систем. К ним относятся:
· целостность системы означает, что ее возможности всегда шире чем простая сумма возможностей составляющих ее элементов, поскольку их взаимодействие порождает новые качества;
· иерархичность – по мере движения от низшего к высшему система, входя в более сложное образование, сама превращается в элемент этого образования, и, наоборот, чем обеспечивается единство ее развития и функционирования;
· автономность, самоуправляемость, т.е. способность к самовоспроизводству и саморазвитию;
· адаптивность, динамизм системы, т.е. способность реагировать на изменение условий среды наилучшим для нее способом и достигать цели;
· вероятностный характер поведения, определяемый деятельностью людей в системе и не всегда предсказуемыми изменениями внешней среды.
Раскрытие составляющих системы (элементов и подсистем) основополагающий участок пути познания менеджмента.
Строй-справка.ру
Отопление, водоснабжение, канализация
Для организационно-технологич., соц.-экономич. С, где существ, роль играет конечная цель функционирования, С. можно определить как целенаправл. сово-упность элементов или как комплекс избирательно вовлеченных элементов, взаимосодействующих достижению заданного полезного результата, который принимается осн. системообразующим фактором. При исследовании любой С. важно определить внешн. среду, под к-рой понимают совокупность существующих вне С. элементов, взаимодействие с к-рыми важно с т.з. рассматриваемой задачи. Определение внешн. среды предполагает выделение наиболее существ, связей С. с внешн. средой и отделение их от маловажных. При этом под существен. связями, элементами внешн. среды понимают те, неучет или разрыв к-рых ведет к значит, ухудшению функционирования системы.
Элемент — это простейшая неделимая часть С, предназнач. для достижения локального результата, спо-собствуюшего достижению общей цели. Деление С. на элементы условно и зависит от задачи исследования. Практически любую С можно разделить на элементы разл. способами.
Подсистема — это совокупность взаимосвязанных элементов С, выполняющая относительно самостоят, функцию (неск-ко функций), связанных с достижением цели С. Подсистема, в свою очередь, является С. и этим отличается от простой совокупности элементов. В зависимости от выбранной цели проявляется и специфика рассматриваемой С. (подсистемы). Так, под строительно й С. (подсистемой) понимают функциональную С (подсистему), сформиров. для достижения определ. результата в строительстве (в планировании, проектировании, организации, подготовке производства, возведении объектов, их реконструкции, управлении и т.д.).
При описании больших и сложных С. возникает необходимость упорядочения и упрощения описания связей С. В этом случае используют понятие структуры. Структура — это наиболее существенные связи С, которые слабо зависят от изменений во внешн. среде и обеспечивают существование осн. свойств, хар-к С. Обычно структуры изображают графически (с отношениями строгого подчинения элементов низшего уровня элементам высшего уровня — иерархические способы, а также матричные, графич. и др.). Выделение структур, как и выделение подсистем, является условным и зависит от цели решаемых задач.
Во многие определения входит понятие связи. Связь С. — это степень свободы, содействующая или препятствующая в процессе функционирования С. получению заданного результата. Нейтральные связи при системном анализе не рассматриваются. Связи обладают огромным разнообразием и могут классифицироваться по разл. признакам: внешние — с окружающей средой, внутренние — между подсистемами и элементами; вертикальные — между уровнями С, горизонтальные — на одном уровне. Связи могут характеризоваться направлением, силой, характером. Связи могут быть прямыми и обратными. Обратная связь — один из универс. принципов кибернетики и теории функцион. систем. Это связь между входом и выходом С., позволяющая информировать вход о степени достижения заданного результата на выходе и о необходимости перестройки С, если результат не достигнут.
Каждая сложная С. обладает присущими ей свойствами и закономерностями поведения и развития. Вместе с тем сформулированы общесистемные (характерные для большого числа С.) свойства и за кономерности.
Физическая аддитивность (независимость, суммативность) — свойство, противоположное эмержентности. Оно имеет место у С, составл. из независимых частей. Всякая С. находится посередине между абсолютной целостностью и абсолютной суммативностью и может двигаться в своем развитии в одну или в др.сторону.
Иерархичность — важнейшее свойство, проявляющееся в том, что каждая С. является подсистемой др., большей С, а элементы ее, при определ. условиях, также могут рассматриваться как С. На каждом уровне по-своему проявляются свойства целостности, возникают новые свойства, к-рых не было у элементов нижнего уровня. При этом при объединении могут меняться свойства самих объединяемых элементов.
Эквифинальность — свойство, проявляющееся у достаточно сложных С. Оно отражает способность достигать некоторого конечного состояния независимо от начальных условий. Механизмы реализации этого свойства изучены слабо.
Историчность — столь же очевидное и трудно изучаемое свойство, состоящее в том, что каждая С. зарождается, проходит этап становления, развития,
Схема взаимодействия АСС
расцвета, угасания, умирания. Задачей теории С. является создание методов, позволяющих определить, на какой стадии в данный момент находится С. Закономерность историчности тесно связана с процессами развития Си, в части., с такими процессами, как развитие специализации частей С, совершенствование координации их деятельности. Опыт показывает, что для многих С. процессы специализации опережают соответствующее совершенствование координации деятельности С, что кратко формулируется как свойство отставания координации от специализации в больших С.
Закон необходимого разнообразия (закон Эшби) состоит в том, что для того, чтобы некоторая С. управления могла управлять сложным объектом, она должна обладать сложностью не меньшей, чем сложность управляемого объекта. Важными свойствами сложных С. являются также адаптация, самосовершенствование, самовоспроизводство, средообразующая деятельно с т ь. В наст, время доказано, что важнейшим фактором, который определяет возникновение у сложных С. отмеч. ранее свойств, является способность создавать внутри себя информационную модель себя и окружающей среды (тезаурус).
Классификация путем объединения похожих С. позволяет упростить и облегчить их анализ, выбрать наиболее эффективные методы исследования. Примеры возможных классификаций С. по разл. критериям представлены на рисунке.
Особый класс С. составляют кибернетические С, С. управления. Всякое управление предполагает наличие объекта управления. Объекты обладают огромным многообразием, что определяет и большое кол-во способов организации процессов. Создание в строительстве автоматизиров. С. коренным образом меняет подходы к управлению, трансформирует системотехнич. проблемы отрасли и определяет пути их решения как пути проектирования взаимосвязей этих систем. Создаваемые в строительстве автоматизир. С., такие, как АСУС (управления строительством), САПР (автоматизации проектных работ), АСПР (плановых расчетов), АСН (нормативов), АСОД (обработки данных), СОУ (организац. управления), СПС (подготовки строительства) и др. должны иметь мно-гочисл. взаимосвязи: информац., лингвистич., математич., технич., методо-логич., организац., экономич., правовые и т.д. Системный подход при проектировании элементов АСС и организации их взаимодействия является важным фактором обеспечения эффективного функционирования строит, комплекса в целом.
Что такое система подсистема
Понятие системы, так же как и понятие информации, относится к числу фундаментальных научных понятий. Так же как и для информации, для системы нет единственного общепринятого определения. В то же время это понятие часто используется нами в бытовой речи, употребляется в научной терминологии. Вот ряд примеров употребления понятия системы: система образования, транспортная система, система связи, Солнечная система, нервная система, Периодическая система химических элементов, система счисления, операционная система, информационная система.
Обобщая все приведенные выше примеры, дадим следующее определение.
Система — это совокупность материальных или информационных объектов, обладающая определенной целостностью.
Состав системы — это совокупность входящих в нее частей (элементов). Рассматривая компьютер как систему, можно выделить следующие составляющие его части: процессор, память, устройства ввода, устройства вывода. Но, в свою очередь, процессор тоже является системой, в состав которой входят: арифметико-логическое устройство (АЛУ), устройство управления, регистры, кэш-память. Поскольку процессор входит в состав компьютера, подчеркивая его собственную системность, процессор следует назвать подсистемой компьютера.
Таким образом, подсистема — это система, входящая в состав другой, более крупной системы.
В свою очередь АЛУ процессора тоже является системой. В его состав входят сумматоры, полусумматоры и другие элементы. Следовательно, АЛУ — это подсистема процессора. Таким путем можно продолжать углубляться дальше. Отсюда следует вывод: всякая система представляет собой иерархию составляю щих ее подсистем (рис. 1.1).
Внешняя система по отношению к данной является средой ее существования. Средой существования Земли является Солнечная система; средой существования Солнечной системы является Галактика и т. д. Всякая система относительно обособлена от среды своего существования. Это значит, что, с одной стороны, ее можно выделить из среды (рассмотреть отдельно), но, с другой стороны, она постоянно связана со своей средой.
Всякая система обладает свойством целостности, поскольку она существует в совокупности своих частей и выполняет свою отдельную функцию в среде своего существования.
Связи (отношения) в системе. Части системы всегда связаны между собой, находятся в определенных отношениях. Виды этих связей могут быть самыми разными. В естественных и технических системах они носят материальный характер. Например, планеты Солнечной системы связаны силами гравитации; детали автомобиля связаны между собой болтами, сваркой, шестеренками; части энергетической системы связаны линиями электропередач.
Из приведенных примеров следует, что системный эффект обеспечивается не только наличием нужного состава частей системы, но и существованием необходимых связей между ними.
Структурой системы называется совокупность связей, существующих между частями системы. Наглядным примером отображения структуры системы являются схемы электрических цепей. Элементы электрического устройства соединяются между собой двумя способами: последовательным и параллельным соединением. От способа соединения зависит свойство всей цепи. Например, если три проводника, имеющие сопротивления Rl, R2, R3, соединить последовательно, то общее сопротивление цепи будет равно Rl + R2 + R3. А если их соединить параллельно, то со-противление цепи будет равно: (Rl·R2·R3)/(Rl·R2 + R1·R3 + + R2·R3). Первое сопротивление больше второго. Поэтому, например, при пропускании электрического тока в первой цепи будет выделяться больше тепла, чем во второй.
В науке существует много примеров, когда для понимания свойств каких-то систем требовалось понять их структуру. Например, открытие немецким химиком Ф. Кекуле структуры молекулы бензола (бензольного кольца) помогло понять химические свойства этого органического вещества. Свойства атома стали лучше понятны физикам после того, как Эрнест Резерфорд открыл «планетарную» структуру атома, а Нильс Бор сформулировал свои знаменитые постулаты.
Обобщая всё сказанное о системах, сформулируем следующее определение.
Системным подходом называется научный метод изучения действительности, при котором любой объект исследования рассматривается как система, при этом учитываются его существенные связи с внешней средой
Что такое система подсистема
Дадим простое интуитивное определение системы и подсистемы (ниже мы дадим более строгое и полное определение).
Любая система состоит из подсистем, любая подсистемы любой системы может быть рассмотрена сама как система.
Определим некоторые основные понятия системного анализа, ибо системный стиль мышления, системный подход к рассмотрению проблем являются методологической основой методов многих (если не всех) наук.
Понятие цели конкретизируется различными объектами и процессами.
Пример. Плохо формализуемыми будут, например, задачи восстановления “размытых” текстов, изображений, составления учебного расписания в любом большом вузе, составления “формулы интеллекта”, описания функционирования мозга, социума, перевода текстов с одного языка на другой с помощью ЭВМ и др.
Структуры систем бывают разного типа, разной топологии (или же пространственной структуры). Рассмотрим основные топологии структур (систем). Соответствующие схемы приведены на рисунках ниже.
Иерархические, древовидные структуры:
Часто понятие системы предполагает наличие иерархической структуры, т.е. систему иногда определяют как иерархическую целостность.
Такого вида структуры часто используются в системах с тесно связанными и равноправными (“по вертикали” и “по горизонтали”) структурными связями. В частности, такую структуру могут иметь системы открытого акционерного типа, корпорации на рынке с дистрибьютерной сетью и другие.
Из одинаковых элементов можно получать структуры различного типа.
Пример. Макромолекулы различных силикатов можно получать из одних и тех же элементов (Si, O) :
Пример. Из одних и тех же составляющих рынка (ресурсы, товары, потребители, продавцы) можно образовывать рыночные структуры различного типа: ОАО, ООО, ЗАО и др. При этом структура объединения может определять свойства, характеристики системы.
Если структура плохо описываема или определяема, то такое множество объектов называется плохо структурируемым.
Пример. Плохо структурируемы будут проблемы описания многих исторических эпох, проблем микромира, общественных и экономических явлений, например, динамики курса валют на рынке, поведения толпы и др.
Плохо формализуемые и плохо структурируемые проблемы (системы) наиболее часто возникают на стыке различных наук, при исследовании синергетических процессов и систем.
Такие понятия как “интеллект”, “интеллектуальность” у специалистов различного профиля (системного анализа, информатики, нейропсихологии, психологии, философии и др.) могут несколько различаться, причём это не несёт в себе никакой опасности.
Примем, не обсуждая её положительные и отрицательные стороны, следующую “формулу интеллекта”:
“Интеллект = цель + факты + способы их применения”,
или, в несколько более “математическом”, формализованным виде:
“Интеллект = цель + аксиомы + правила вывода из аксиом”.
Понятие “система” в переводе с греческого означает “целое, составленное из частей”. Это одна из абстракций информатики и системного анализа, которую можно конкретизировать, выразить в конкретных формах.
Пример. Система теоретических принципов, положений, система государственного устройства, нервная система, производственная система. Можно дать и следующее, более полное определение системы.
Дадим теперь более строгое определение системы.
Цель, элементы, отношения или ресурсы подсистем при этом будут уже другими, отличными от указанных для всей системы.
Внутреннее описание системы определяет внешнее описание.
Пример. Физиологическая система “Организм человека” состоит из подсистем “Кровообращение”, “Дыхание”, “Зрение” и др. Функциональная система “Кровоообращение” состоит из подсистем “Сосуды”, “Кровь”, “Артерия” и др. Физико-химическая система “Кровь” состоит из подсистем “Лейкоциты”, “Тромбоциты” и др. и так далее до уровня элементарных частиц.
Рассмотрим систему “Река” (без притоков). Представим её в виде пронумерованных участков реки (камер, подсистем) так, как это изображено на рис.
Внутреннее описание системы (каждой подсистемы) может иметь вид:
Морфологическое описание задается кортежом:
Морфологическое описание системы зависит от учитываемых связей, их глубины (связи между главными подсистемами, между второстепенными подсистемами, между элементами), структуры (линейная, иерархическая, сетевая, матричная, смешанная), типа (прямая связь, обратная связь), характера (позитивная, негативная).
Пример. Морфологическое описание автомата для производства некоторого изделия может включать геометрическое описание изделия, программу (описание последовательности действий автомата), описание операционной обстановки (маршрут обработки, ограничения действий и др.). При этом это описание зависит от типа и глубины связей, структуры изделия, заготовки и др.
Информационное описание системы часто позволяет нам получать дополнительную информацию о системе, извлекать новые знания о системе, решать информационно-логические задачи, исследовать инфологические модели систем.
| . | Джек | Питер | Майкл | Алекс | Бэрри |
|---|---|---|---|---|---|
| Красная | + | + | — | + | — |
| Черная | — | — | + | + | — |
| Синяя | — | — | + | + | + |
| Голубая | — | — | — | + | — |
| Белая | — | + | — | + | + |
Пусть даны две эквивалентные системы X и Y и система X обладает структурой (или свойством, величиной) I. Если из этого следует, что и система Y обладает этой структурой (или свойством, величиной) I, то I называется инвариантом систем X и Y. Можно говорить об инвариантном содержании двух и более систем или об инвариантном погружении одной системы в другую. Инвариантность двух и более систем предполагает наличие такого инварианта.
“В организованной системе каждая часть или сторона дополняет собой другие и в этом смысле нудна для них как орган целого, имеющий особое значение” (Богданов А.А.).
Пример. В ряде экосистем, например, популяционных, изменение численности или плотности популяции представляет собой колебательный процесс, с определёнными законами сохранения, аналогичным законам сохранения и превращения энергии.
При системном анализе систем удобным инструментом их изображения является инструментарий когнитивной структуризации.
Причинно-следственная связь между системами (подсистемами, элементами) А и В положительна (отрицательна), если увеличение или усиление А ведёт к увеличению или усилению (уменьшению или ослаблению) В.
Пример. Когнитивная структурная схема для анализа проблемы энергопотребления может иметь следующий вид:
Кроме когнитивных схем могут использоваться когнитивные решетки (шкалы, матрицы), которые позволяют определять стратегии поведения (например, производителя на рынке).
Когнитивный инструментарий позволяет снижать сложность исследования, формализации, структурирования, моделирования системы.
Системно в мире все: практика и практические действия, знание и процесс познания, окружающая среда и связи с ней (в ней).
Любая человеческая интеллектуальная деятельность обязана быть по своей сути системной деятельностью, предусматривающей использование совокупности взаимосвязанных системных процедур на пути от постановки задачи и целей к нахождению и использованию решений.
Незнание же системного анализа не позволяет знаниям (закладываемым традиционным образованием) превращаться в умения и навыки их применения, в навыки ведения системной деятельности (построения и реализации целенаправленных, структурированных, обеспеченных ресурсами или ресурсоограниченных конструктивных процедур решения проблем). Системно мыслящий и действующий человек, как правило, прогнозирует и считается с результатами своей деятельности, соизмеряет свои желания (цели) и свои возможности (ресурсы) учитывает интересы окружающей среды, развивает интеллект, вырабатывает верное мировоззрение и правильное поведение в человеческих коллективах.
Окружающий нас мир бесконечен в пространстве и во времени; в то же время человек существует конечное время и располагает при реализации любой цели только конечными ресурсами (материальными, энергетическими, информационными, людскими, организационными, пространственными и временными).
Итак, расчлененность мышления на анализ и синтез и взаимосвязь этих частей являются очевидными признаками системности познания.
Процесс познания структурирует системы, окружающий нас мир. Все, что не познано в данный момент времени, образует “хаос в системе”, который не может быть объясним в рамках рассматриваемой теории, заставляет искать новые структуры, новую информацию, новые формы представления и описания знаний, приводит к появлению новых ветвей знания; этот хаос развивает при этом и исследователя.
Деятельность системы может происходить в двух режимах: развитие (эволюция) и функционирование.
Любая актуализация информации связана с актуализацией вещества, энергии и наоборот.
Пример. Рост пространственной структуры кристалла или развитие коралла может привести к появлению качественно новой структуры. Отметим, что одной из центральных проблем в биологии развития живых систем является проблема образования пространственной структуры, например, образование полос зебры.
Для оценки развития, развиваемости системы часто используют не только качественные, но и количественные оценки, а также и смешанного типа оценки.
Гибкость системы будем понимать как способность к структурной адаптации системы в ответ на воздействия окружающей среды.
Большая система сводится к системе меньшей размерности использованием более мощных вычислительных средств (или ресурсов) либо разбиением задачи на ряд задач меньшей размерности (если это возможно).
Пример. Это особенно актуально при разработке больших вычислительных систем, например, при разработке компьютеров с параллельной архитектурой или алгоритмов с параллельной структурой данных и с их параллельной обработкой.
Сложность этих систем обусловлена их сложным поведением. Сложность системы зависит от принятого уровня описания или изучения системы- макроскопического или микроскопического.
Сложность системы может быть внешней и внутренней.
Внутренняя сложность определяется сложностью множества внутренних состояний, потенциально оцениваемых по проявлениям системы, сложностью управления в системе.
Внешняя сложность определяется сложностью взаимоотношений с окружающей средой, сложностью управления системой потенциально оцениваемых по обратным связям системы и среды.
Чем сложнее рассматриваемая система, тем более разнообразные и более сложные внутренние информационные процессы приходится актуализировать для того, чтобы была достигнута цель системы, т.е. система функционировала или развивалась как система.
Пример. Пусть имеется динамическая система, поведение которой описывается задачей Коши вида:
Отсюда видно, что y(t) при k=10 изменяется на порядок быстрее, чем y(t) при k=1 и динамику системы сложнее будет отслеживать: более точное предсказание для t ® 0 и малых c связано с дополнительными затратами на вычисления т.е. алгоритмически, информационно, динамически и структурно “не очень сложная система” (при a, k ¹ 0) может стать вычислительно и, возможно, эволюционно сложной (при t ® 0), а при больших t (t ®¥ ) и непредсказуемой. Например, при больших t значения накапливаемых погрешностей вычислений решения могут перекрыть значения самого решения. Если при этом задавать нулевые начальные данные а ¹ 0, то система может перестать быть, например, информационно несложной, особенно, если а трудно априорно определить.
Пример. Упрощение технических средств для работы в сетях, например, научные достижения, позволяющие подключать компьютер непосредственно к сети, “к розетке электрической сети” наблюдается наряду с усложнением самих сетей, например, увеличением количества абонентов и информационных потоков в Интернет. Наряду с усложнением самой сети Интернет упрощаются (для пользователя!) средства доступа к ней, увеличиваются её вычислительные возможности.
Структурная сложность системы оказывает влияние на динамическую, вычислительную сложность. Изменение динамической сложности может привести к изменениям структурной сложности, хотя это не является обязательным условием. При этом сложной системой может быть и система, не являющаяся большой системой; существенным при этом может стать связность (сила связности) элементов и подсистем системы (см. вышеприведённый пример с матрицей системы линейных алгебраических уравнений).
Само понятие сложности системы не является чем-то универсальным, неименным и может меняться динамически, от состояния к состоянию. При этом и слабые связи, взаимоотношения подсистем могут повышать сложность системы.
Уменьшив сложность системы можно часто увеличить её информативность, исследуемость.
Пример. Выбор рациональной проекции пространственного объекта делает чертеж более информативным. Используя в качестве устройства эксперимента микроскоп можно рассмотреть некоторые невидимые невооружённым глазом свойства объекта.
Почти во всех учебниках можно встретить словосочетания “сложная задача”, “сложная проблема”, “сложная система” и т.п. Интуитивно, как правило, под этими понятиями понимается какое-то особое поведение системы или процесса, делающее невозможным описание, исследование, предсказание поведения, развития системы. При определении меры сложности системы важно выделить инвариантные свойства систем или информационные инварианты и вводить меру сложности систем на основе их описаний.
Понятие сложности детализируется и конкретизируется в различных предметных областях по-разному. Для конкретизации этого понятия необходимо учитывать предысторию, внутреннюю структуру (сложность) системы и управления, приводящие систему к устойчивому состоянию. Впрочем все внутренние связи на практике достаточно трудно не только описать, но и обнаружить.
Пример. В математических, формальных системах сложность системы может пониматься как алгоритмизируемость, вычислимость оператора системы S, в частности, как число операции и операндов, необходимых для получения корректного результата при любом допустимом входном наборе.
Пример. Сложность программного комплекса L может быть определена как логическая сложность и измерена в виде:
При исследовании сложности систем (явлений) полезно представлять (описывать) системы описанными выше симплициальными комплексами. Рассмотрим пример их использования при анализе и оценке сложности на базе примера, аналогичного примеру, приведённому в книге Дж. Касти [ ].
Это неравенство выражает принцип (Эшби) необходимого разнообразия управляемой системы: управляющая подсистема системы должна иметь более высокий уровень организации (или большее разнообразие, больший выбор), чем управляемая подсистема, т.е. многообразие может быть управляемо (разрушено) лишь многообразием.
Функции и задачи управления системой взаимосвязаны, а также взаимозависимы.
Выявление управляющих параметров и их использование для управления системой может также уменьшить сложность системы. В свою очередь, уменьшение сложности системы может сделать систему полностью управляемой.
Чем многообразнее входные сигналы (параметры) системы, число различных состояний системы, тем многообразнее обычно выходные сигналы, сложнее система, тем актуальнее проблема поиска инвариантов управления.
Эволюцию систем можно понимать как целенаправленное (на основе выбора) движение, изменение этих систем (как неравновесных систем) по некоторой траектории развития.
Критерии эффективности системы могут быть различными.
Актуальна разработка механизмов, которые обеспечивали бы устойчивое развитие общества и каждого члена в отдельности без количественного увеличения ресурсов, с помощью произведённого труда, стоимости и капитала.
Развиваемость, управляемость, эффективность систем определяющим образом влияет на стратегическое планирование и выработку организационных стратегий.
Эпоха зарождения основ системного анализа была характерна рассмотрением чаще всего систем физического происхождения. При этом постулат (Аристотеля):
сменился через много столетий на новый постулат (Галилея):
Наибольший вклад в развитие системного анализа, системного мышления внесли такие ученые, как Р.Декарт, Ф.Бэкон, И.Кант, И.Ньютон, Ф.Энгельс, А.И.Берг, А.А.Богданов, Н.Винер, Л.Берталанфи, И.Пригожин, Н.Н.Моисеев и другие.
Наибольший вклад в изучение синергетики информационных процессов внесли А.А.Богданов, Г.Хакен, Г.Николис, И.Пригожин, И.Стенгерс, С.П.Курдюмов, Г.Г.Малиновский, Ю.М.Романовский и другие.
