Теория систем: Закономерности во взаимоотношениях между объектами. Общая теория систем Л
Принцип системности, выдвижение которого было подготовлено историей естествознания и философии, находит в XX веке все больше сторонников в различных областях знания. В 30-40-е годы австрийский ученый Л. фон Берталанфи успешно применил системный подход к изучению биологических процессов , а после второй мировой войны он предложил концепцию разработки общей теории систем.
В программе построения общей теории систем Берталанфи указывал, что ее основными задачами являются:
1) выявление общих принципов и законов поведения систем независимо от природы составляющих их элементов и отношений между ними;
2) установление в результате системного подхода к биологическим и социальным объектам законов, аналогичных законам естествознания;
3) создание синтеза современного научного знания на основе выявления изоморфизма законов различных сфер деятельности.
Существует ряд системных принципов, важных для понимания концепции системы:
· Доминирование роли целого над частным, сложного над простым.
· Целое больше суммы своих частей.
· Система обладает структурой с определенным расположением и связью ее составных частей.
· Система имеет иерархическую структуру.
· Система обладает множеством состояний, соответствующих ее различным свойствам, которые описываются набором параметров.
· Структура системы является наиболее консервативной характеристикой системы в отличие от состояния системы.
· Свойства системы как целого определяются не только свойствами ее отдельных элементов, но и свойствами структуры системы в целом.
· Система выделяется из среды своими качествами. Системы бывают открытые и закрытые.
· Каждая система имеет параметры, которые являются для нее основными, или жизненно важными. От них зависит существование системы.
· Гомеостаз системы сохраняет жизненно важные параметры в процессе адаптации системы к внешним условиям и тем самым поддерживает существование самой системы.
Общая теория систем, по замыслу Берталанфи, предложившего первую программу построения такой теории, должна быть некоей общей наукой о системах любых типов . Однако конкретные реализации этой и подобных амбициозных программ натолкнулись на очень серьезные трудности, главная из которых состоит в том, что общность понятия системы ведет к потере конкретного содержания.
В настоящее время построено несколько математических моделей систем, использующих аппарат теории множеств, алгебры. Однако прикладные достижения этих теорий пока весьма скромны. В то же время системное мышление все чаще используется представителями практически всех наук (географии, политологии, психологии и т.д.). Системный подход находит все более широкое распространение в анализе процессов.
Австрийский учёный-биолог, проживавший в Канаде и США, Людвиг фон Берталанфи, в 1937 году впервые выдвинул ряд идей, которые позже он объединил в одну концепцию. Он назвал её «Общая теория систем». Что же это такое? Это научная концепция изучения различных объектов, рассматриваемых в качестве системы.
Основная идея предложенной теории заключалась в том, что законы, управляющие системными объектами, - едины, одинаковы для разных систем. Справедливости ради надо сказать, что основные идеи Л. Берталанфи были заложены разными учёными, в том числе и русским философом, писателем, политическим деятелем, врачом, в своем фундаментальном труде «Тектология», написанном им в 1912 году. А.А. Богданов активно участвовал в революции, однако, во многом был не согласен с В.И. Лениным. не принял, но, тем не менее, продолжил сотрудничество с большевиками, организовав первый в тогдашней России Институт переливания крови и ставя на себе медицинский эксперимент. Он погиб в 1928 году. Мало кто знает и сегодня, что в начале двадцатого века русский учёный-физиолог В.М. Бехтерев, независимо от А.А. Богданова, описал более 20 универсальных законов в сфере психологических и социальных процессов.
Общая теория систем изучает различные виды, структуру систем, процессы их функционирования и развития, организацию компонентов структурно-иерархических уровней, и многое другое. Л. Берталанфи также исследовал так называемые открытые системы, обменивающиеся свободной энергией, веществом и информацией со средой.
Общая теория систем в настоящее время исследует такие общесистемные закономерности и принципы, как, например, гипотеза семиотической обратной связи, организационной непрерывности, совместимости, взаимодополнительных соотношений, закон необходимого разнообразия, иерархических компенсаций, принцип моноцентризма, наименьших относительных сопротивлений, принцип внешнего дополнения, теорема о рекурсивных структурах, закон расхождения и другие.
Современное состояние наук о системах многим обязано Л. Берталанфи. Общая теория систем во многом схожа по целям либо методам исследования с кибернетикой - наукой об общих закономерностях процесса управления и передачи информации в разных системах (механические, биологические или социальные); теорией информации — разделом математики, определяющим понятие информации, её законы и свойства; теорией игр, анализирующей с помощью математики конкуренцию двух или более противостоящих сил с целью получения наибольшего выигрыша и наименьшего проигрыша; теорией принятия решений, анализирующей рациональные выборы среди различных альтернатив; факторным анализом, использующим процедуру выделения факторов в явлениях со многими переменными.
Сегодня общая теория системполучает мощный импульс для своего развития в синергетике. И. Пригожин и Г. Хакен исследуют неравновесные системы, диссипативные структуры и энтропию в открытых системах. Кроме этого, из теории Л. Берталанфи выделились такие прикладные научные дисциплины, как системотехника - наука о системном планировании, проектировании, оценке и конструировании систем вида «человек-машина»; инженерная психология; теория полевого поведения исследование операций - наука об управлении компонентами экономических систем (люди, машины, материалы, финансы и другое); СМД-методология, которая была разработана Г.П. Щедровицким, его сотрудниками и учениками; теория интегральной индивидуальности В. Мерлина, основу которой составила во многом рассмотренная выше общая теория систем Берталанфи.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное автономное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
"ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
геолого-географический факультет
Концепции современного естествознания
Часть 3
Общая теория систем
Методическая разработка для самостоятельной работы
для студентов 2 курса
специальности 100201 «Туризм»
И.Ф. Черкашина
Ростов-на-Дону 2011
1. Роль и место системного подхода в естествознании
Слово "система" в переводе с греческого означает "целое, составленное из частей". Эти части называются ""элементами" Последнее слово -- латинский эквивалент греческого слова "стихия" (огонь, воздух, вода, земля, см. лекцию № 3), т. е. "первоначало".
В современном научном понимании "система -- единое целое, представляющее совокупность взаимосвязанных элементов". Имеются и другие определения "системы". Так, отечественный науковед В. Н. Садовский приводит 34 определения слова "система". Поэтому из-за широты понятия "системы" общепринятого научного определения, что такое система, пока нет. Фактически любой природный объект является системой: он состоит по крайней мере из элементарных частиц.
П римеры систем:
1. Солнечная система -- совокупность планет и других небесных тел, находящихся в сфере притяжения Солнца.
Организм человека -- система клеток, органов, функциональных систем в составе тела человека.
Компьютер -- совокупность частей (системный блок, клавиатура, дисплей, процессор, блок памяти и др.), служащих для выполнения сложных логико-математических действий.
Учебный институт -- учреждение, состоящее из факультетов, кафедр, преподавателей, студентов, помещений, оборудования, вспомогательного персонала и предназначенное для целей высшего образования.
5.Биогеоценоз -- система растительных, животных и микроорганизмов
совместно с почвенно-климатическими условиями обитания.
Любую систему можно изобразить с помощью чертежа (схемы), отражающего основные элементы и связи между ними
Из приведенных примеров видно, что системность как понятие шире, чем рамки естествознания, она относится как к природе (в том числе дикой), так и к науке и культуре в целом. Самой большой системой, очевидно, является Вселенная.
В свою очередь системный подход (не только в рамках естествознания) объединяет в единое целое системный метод и общую теорию систем .
"Ясно, что мир представляет собой единую систему, т. е. связное целое". Ф. Энгельс
2. Системные метод ы
Этот метод научного познания в своих основных чертах известен с глубокой древности. Он возник одновременно с наукой как системой знаний о закономерностях изучаемых явлений и был известен в Древней Греции в эпоху античности. Системный взгляд на мир в целом и его отдельные части (т. е. системная концепция) встречается у Платона , герой произведения которого -- профессор Тимей -- говорит о мировом теле как о живом организме. Аналогично смотрел на мир и Диоген . Пифагор считал мир гармонической системой чисел и их отношений. Но особенно развил системный метод в своих работах Аристотель. Он полагал , что
"под элементами понимают предельные части, на которые делимы тела, но которые уже не делимы на другие, отличающиеся от них по виду".
Аристотеля можно считать создателем системолог и и -- науки, изучающей явления с системной точки зрения. Он, как известно, в наибольшей степени систематизировал достижения других греческих ученых, а систему мира Платона--Евдокса (гомоцентрических сфер) довел до высшего совершенства.
В позднейшие эпохи системные взгляды (концепции) в естествознании не исчезали, а передавались от поколения к поколению ученых. Французский энциклопедист Поль Гольбах (1723--1789). В 1770 г. в труде "Система природы" подробно изложил первую физическую картину мира (механическую), которая была разработана Ньютоном и Лапласом.
Таким образом, системный метод в естествознании оказался очень продуктивным, хотя и не абсолютным, годным на все случаи жизни.
И системный метод, как и любой другой, имеет определенные ошибки (методические погрешности). Часто системный метод называют системным анализом.
3 . Общая теория систем
В отличие от системного метода, возникшего с появлением науки, общая теория систем (ОТС) является продуктом современной эпохи. При этом ОТС следует дифференцировать с системологией . Последнюю можно считать разделом методологии -- науки о методах, тогда как ОТС является научным результатом (достижением) системного анализа, т.е. научной теорией , воплотившей результаты предыдущих системных исследований.
Концепция общесистемного подхода была сформулирована австрийским биологом Людвигом фон Берталанфи в 20-х гг. XX в., хотя у него были и предшественники, в том числе -- отечественный естествоиспытатель, экономист, философ, ученый-управленец Александр Александрович Богданов (1873-- 1928).
В 1927 г. Берталанфи опубликовал книгу "Организмическая концепция", в которой обосновал необходимость исследования не только отдельных органов и частных систем биологического организма (например, нервной системы, мышечной, костной и т. д.), но и целостного организма. Однако это еще не было ОТС. Концепция ОТС, относящаяся к системам любой природы: биологическим, инженерным, общественным и др., главным образом сложным, была утверждена Берталанфи, тогда еще доцентом Венского университета, в своих научных лек циях, прочитанных в Чикагском университете (США) в 1938 г. Текст лекций, вначале принятых прохладно, был позднее напечатан в США в 1945 и 1949 г.
Руководящая идея Берталанфи состояла в том, что сложные системы различной природы, имеющие совершенно разный состав и устройство (например, биологические организмы, отрасли промышленности, города, аэропорты ит. п.), функционируют по общим законам . И, следовательно, знания, полученные при исследовании одних систем, можно переносить на изучение других систем совершенно иной природы. Таким образом, Берталанфи в своих исследованиях воспользовался методом аналогии .
Такое достижение имело важные для естественных и гуманитарных наук последствия. В первую очередь Берталанфи смог помочь биологии, занимающейся системами самого сложного характера. Он проложил путь к использованию в изучении живого методов и результатов физики, химии, математики (особенно математического моделирования), а в будущем -- геологии и космологии. Такие достижения вышли далеко за рамки биологии и сформировали общенаучный системный подход.
Системный подход утвердился сначала в биологии, затем перешел в ее прикладную часть -- медицину (сначала в психиатрию, потом вовсе другие разделы), в конце концов обосновался в военном деле, космонавтике, языкознании, управлении производством, культурологии, истории и, разумеется, во всех отраслях естествознания. Таким образом, к середине 50-х г. XXв. системный подход в науке стал всеобщим, а в СССР продуктивная разработка научных и хозяйственных применений этого подхода началась с 60-х годов XX в. В настоящее время системные исследования успешно развиваются во всем мире, хотя эйфория от якобы неограниченных возможностей ОТС уже прошла.
Для знакомства с главными положениями ОТС необходимо ввести основные понятия, относящиеся к ней. Кроме приведенного понятия СИСТЕМА, в ОТС используются следующие понятия (определения):
1)ЭЛЕМЕНТ -- составная часть системы, которая в условиях рассмотрения считается неделимой. Элементы могут быть одинаковыми или различными.
Примеры: атомы в молекуле; студенты в группе; планеты, кометы, метеоры в Солнечной системе; аксиомы, постулаты, теоремы, уравнения, леммы в математике; и др.
2)ПОДСИСТЕМА -- составная часть системы, которая в условиях рассмотрения считается делимой на элементы, по отношению к которым она выступает как система.
Примеры: сердечно-сосудистая система в организме; центр управления полетами на космодроме; отрасль добывающей промышленности; студенческая группа и др.
Подсистем в системе может быть много, они могут быть как "вложенными" одна в другую, так и существовать по отдельности. Но в обоих таких случаях взаимоотношения между элементами, подсистемами и системой всегда носят характер соподчиненности, т. е. "низшее" (элементы) подчиняются "более высокому" (подсистема), которое в свою очередь подчиняется "высшему" (система). При этом вводится понятие уровень организации. Последовательность уровней соподчиненности в системе называется "иерархией" греч. «священная власть»). Последний термин проник в ОТС в XX в. из церковно-христианской терминологии, существовавшей еще в V в. н. э.
3)СРЕДА (внешняя, окружающая) -- окружение системы (обычно вещественное), в котором она пребывает и с которым в той или иной степени взаимодействует.
Поскольку среда окружает систему, ее название часто употребляется в сочетании со словами "окружающая", "внешняя".
Примеры: межклеточная жидкость, окружающая биологические клетки; вакуум по отношению к элементарным частицам; растворитель по отношению к растворенному веществу; производственный цех по отношению к работающим; и др.
Часто употребляется и сводный термин внутренняя среда . Его относят к среде, размещающейся внутри системы (подсистемы). Например, кровь -- одна из внутренних сред организма, но она же -- внешняя среда для элементов крови: эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и др. Таким образом, принципиального различия между внешней и внутренней средами нет, все зависит от условий рассмотрения . Уже упоминавшийся А. А. Богданов в труде "Всеобщая организационная наука" (1927) справедливо отмечал:
"Болезнетворные бактерии размножаются внутри организма, но функционально они -- внешняя для него среда".
Более того, нет также принципиального различия между системой и средой: все опять же зависит от точки отсчета. Среда может рассматриваться как система , тогда бывшая система станет средой. Например, вулканическая лава в сопле вулкана может рассматриваться как система, тогда сопло будет средой. Если же лаву считать средой, тогда сопло станет системой.
Взаимоотношения системы, подсистемы, внешней и внутренней сред и элементов схематически представлены на рис.1, где для упрощения элементы показаны только в рамках одной подсистемы из шести;
Рис. 1. Схема взаимоотношений в системе
4) СОСТАВ -- совокупность элементов системы. Он может быть: а) качественным , когда указывается только качественная определенность элементов; например: вратарь, защитники, полузащитники, нападающие в футбольной команде; ионы натрия и хлора в кристалле поваренной соли; б) количественным , когда задается не только качественная определенность элементов, но и их количественное соотношение; например: в физиологическом растворе 0,9%-ной растворенной поваренной соли, 99,1% -- воды; в золоте 958-й пробы -- 95,8% золота, 2,0% серебра и2,2% меди;
5) СТРУКТУРА -- взаиморасположение элементов в системе, т.е. фактически внутреннее строение системы в отличие от формы -- внешнего строения. Примеры: структуры атома, молекулы, клетки организма, строение Солнечной системы, прибора и др.
Для установления структуры объектов используется структурный анализ. Он может быть разрушающим (изготовление срезов биологических тканей для микроскопии, изготовление шлифов геологических образцов и др.) или неразрушающим (рентгеноскопия грудной клетки, "просвечивание" ультразвуком железнодорожных рельсов для выявления скрытых трещин и т. д.). Выявленную структуру можно регистрировать (например, на фотопленке) или описывать схематически (рис. 2).
Рис. 2. Различные способы представления структуры молекулы воды
Структура совместно с составом системы определяет ее основные свойства (физические, химические, биологические). При одном и том же составе разных систем их структуры могут отличаться, и это влечет изменение свойств. Например, одни и те же атомы углерода С, включенные в молекулярную структуру графита или алмаза, дают совершенно разные свойства этих веществ (цвет, прочность и т. д.);
6) СОСТОЯНИЕ -- интегральная характеристика проявления в данный момент времени свойств системы, зависящая от всех особенностей ее структуры и состава. Примеры: состояние солнечной активности в конкретный день; состояние газа в определенном объеме в данный момент времени; предстартовое психологическое состояние спортсмена; болезненное состояние человека в период эпидемии; и др. Для описания состояния существует совокупность характеристик состояния и параметров состояния. Характеристики состояния отражают как бы его характер в данный момент. К таким характеристикам относят:
равновесность и неравновесность состояния;
устойчивость и неустойчивость равновесия;
статичность и динамичность равновесия;
исходное, промежуточное, конечное и текущее состояние и др.
К параметрам состояния относят определенные величины, числовые значения которых в данный момент достаточны для однозначного определения интегрального состояния системы. Например, для 1 моля идеального газа его состояние однозначна задается с помощью уравнения Клапейрона:
Для данного уравнения параметрами состояния системы являются р, V и Т. Из них только две (любые) являются независимыми, третий параметр однозначно устанавливается из приведенного уравнения. Минимальное число параметров, достаточное для описания состояния системы, называется числом степеней свободы системы. У 1 моля идеального газа (как, впрочем, и у постоянной массы газа определенного химического состава) -- две степени свободы;
7) ПРОЦЕСС -- изменение состояния системы во времени, иногда называемое системным процессом. Примеры: процесс выздоровления больного, химическая реакция (процесс с превращением веществ); физический процесс (без превращения веществ: испарение, плавление и т. д.); внутризвездные процессы; политические процессы; и т. д.
Процесс -- одна из форм движения материи, поэтому более подробно эта характеристика системы будет дана в лекции №9.
4. Классификация систем
Системы классифицируются разнообразными способами, с использованием различных критериев. Некоторые классы систем являются друг от друга независимыми, некоторые -- взаимосвязанными. Рассмотрим классификационные признаки, применяемые в делении систем. 1) По составу системы делятся на:
¦ материальные -- представляющие совокупности материальных объектов:
Примеры; животный мир, растительность, человечество,
транспорт, библиотеки и т. д.
Эти системы могут быть разделены на естественные (природные) и искусственные (созданные человеком). Материальные системы также называют физическими, реальными, вещественными;
¦ идеальные являются продуктами человеческого мышления. Примеры: системы счисления, театральные системы, системы обучения и воспитания, научные теории, религиозные учения и т. д. Эти системы также называют абстрактными, символическими.
2) По поведению во времени системы делятся на:
¦статические -- такие системы, состояние которых с течением времени практически не меняются.
Примеры: пустыни, горы, Солнечная система, газ в закрытом сосуде, церковные каноны и т. д.
Эти системы также называют статичными.
¦динамические -- системы, состояние которых заметно меняется со временем.
Примеры: погода, транспортная ситуация, языки программирования, музыкальное произведение (в исполнении), шахматная партия, химическая реакция и т. д.
Эти системы также называются динамичными.
Четкой границы между статическими и динамическими системами провести нельзя, все зависит от условий рассмотрения и временного масштаба.
В свою очередь динамические системы делятся на:
¦детерминированные , для которых их будущие состояния могут быть точно предсказаны, выведены из предыдущих состояний.
Примеры: Солнечные затмения (взаиморасположения Земли, Луны и Солнца), смена времен года, системы управления транспортом с помощью светофоров, работа заводского станка и т.д.
¦в ероятностные , для которых их будущие состояния не могут быть точно предсказаны, а поддаются только вероятностному прогнозу.
Примеры: броуновское движение (координаты частиц, подвергающихся ~ 1021 ударам молекул в секунду), погода через неделю, оценки большой части студентов на экзаменах, победы в спортивных соревнованиях и т. д.
Вероятностные системы еще называются стохастическими. Обычно биологические системы -- вероятностные.
¦ д етерминированно-хаотические -- это сравнительно новый в науке тип систем, он не является промежуточным (пограничным) для первых двух. Такой тип систем связан со взаимопереходом хаоса и порядка (т. е. детерминированности и стохастичности) и будет подробно рассмотрен в лекции № 13. 3) По взаимодействию со средой системы делятся на: 4- закрытые -- такие системы, которые не обмениваются с окружающей их средой веществом и полем, точнее таким обменом в условиях рассмотрения можно пренебречь.
Примеры: консервативные механические системы (сохраняющие массу и энергию), чай в термосе, стабильные галактики в космическом вакууме, подземные нефтехранилища и т. п.
¦ открытые -- в противоположность первым они обмениваются с окружающей средой веществом и полем.
Примеры: все живые организмы, моря и океаны, почвы, Солнце, системы связи, производственные предприятия, общественные объединения и т. д.
Закрытые системы также называются замкнутыми , или изолированными , а открытые -- незамкнутыми , или неизолированными. Кроме того, по современным уточненным научным концепциям естествознания в качестве обменных агентов между системой и средой следует указывать не вещество и поле, а вещество, энергию и информацию .
Наконец, следует обратить внимание, что чисто закрытых систем в природе и обществе не бывает, хотя бы из диалектических соображений. Поэтому закрытые системы -- это пример умозрительной научной модели.
¦простые -- системы, состоящие из сравнительно небольшого числа элементов и несложных взаимоотношений между ними, обычно это технические системы.
Примеры: часы, фотоаппарат, утюг, мебель, инструментарий, веник, книга и т. д.;
¦сложные -- системы, состоящие из большого числа элементов и сложных взаимоотношений между ними; такие системы занимают главное место в системологии и ОТС.
Примеры: все биологические системы, начиная от клеток и кончая сообществами организмов, производственные объединения, государства, нации, галактики, сложные технические системы: компьютеры, боевые ракеты, атомные электростанции и т. д.
Сложные системы также называются "большими" или "очень большими" системами. В подавляющем числе случаев они являются одновременно и вероятностными системами (см. выше), но иногда встречаются и детерминированные, высокоорганизованные системы: врожденный оборонительный рефлекс у кошки, положение планет, астероидов Солнечной системы, военный парад и т. д.
¦ Целенаправленные -- системы, способные моделировать и прогнозировать ситуацию и избирать способ поведения (изменения состояния): за счет восприятия и распознавания внешнего воздействия, способности анализировать и сопоставлять его с собственными возможностями и выбирать тот или иной вариант поведения для достижения цели.
Примеры: луноход, марсоход, роботы-манипуляторы, пчелиный рой, стада животных, рыбные косяки, самонаводящиеся боевые ракеты, стаи перелетных птиц и т. д.
Целенаправленные системы обладают некоторой совокупностью "знаний" о себе и о среде, иначе говоря, им присущ тезаурус (от греч. «сокровищница») -- запас сведений о действительности, присущий индивидууму (или сообществу индивидуумов), с возможностью воспринимать новые сведения и накапливать опыт. Целенаправленные системы обычно обладают способностью, выражаясь философским языком, опережающего отражения действительности. Например, деревья накапливают влагу в преддверии засухи, птицы строят гнезда еще до появления будущих птенцов и т. д.
¦Нецеленаправленные -- системы, не обладающие рассмотренными свойствами; их большинство, и примеры их очевидны.
Среди целенаправленных систем выделяется класс, называемый
¦ самоорганизующиеся -- системы, способные самостоятельно изменять свою структуру (иногда и состав), степень сложности с целью лучшего приспособления (адаптации) к изменившимся условиям среды.
Примеры: выработка организмом защитных антител при попадании в него инородных белков -- антигенов, например, с болезнетворными бактериями; изменения в организме защитного характера в борьбе с болезнью, соединения птиц в стаи определенного вида перед длительным перелетом, мобилизация своих умственных способностей и режима поведения студентов перед экзаменами и т. д.
Самоорганизующиеся системы также называются саморегулирующимися, перестраивающимися .
5. Связи -- важнейшее понятие общей теории систем
Связи -- характеристики взаимодействия элементов в системе и реализации ее структуры.
Это основное понятие ОТС, при отсутствии (разрыве, расторжении) связей система как целое перестает существовать и распадается на элементы: компьютер превращается в набор радиодеталей, дом превращается в набор кирпичей, живой организм-- в набор химических элементов (со временем после смерти) и т. д.
Именно присутствие в системе связей и обусловливает ее новые свойства, которых нет у элементов системы, даже у их суммы. Такой сверхсуммарный эффект у элементов, соединенных в систему, называется системным эффектом, или эффектом сборки, или эмерджентностью (от англ. «появление нового»).
Примеры системного эффекта:
а)в физике: ядро атома обладает пониженной энергией в сравнении с энергией совокупности нуклонов -- элементов этого ядра;
б)в химии: химические свойства молекул воды (Н 2 0) отличаются от химических свойств водорода (Н) и кислорода (О); последние без химического соединения ничего
не растворяют, зато образуют "гремучую смесь";
в)в биологии: молекулы фосфорной кислоты, сахара (дезоксирибозы), азотистых оснований, находясь разрозненно и беспорядочно в растворенном состоянии в пробирке, не способны к зарождению и развитию живого организма, а соединенные в молекулу ДНК, помещенную в живую клетку, -- способны. связь естествознание молекула структура
Сверхсуммарные свойства элементов в системе, т. е. системный эффект, отличает систему от простой совокупности элементов, для которой выполняется принцип суперпозиции, т. е. независимого проявления свойств элементов (каждый ведет себя так, как если бы других не было) и получения чисто суммарного эффекта от их действия (геометрическое сложение векторов сил, скоростей, ускорений и т. д. -- в механике; алгебраическое сложение световых колебаний в оптике и т. д.).
Таким образом, связи между элементами в системе обусловливают их взаимовлияние друг на друга, при этом свойства и характеристики элементов изменяются: одни свойства утрачиваются, другие приобретаются. Это было известно Аристотелю еще в IV в. до н. э. :
"Рука, отделенная физически от тела человека -- это уже не рука человека".
Классификация связей
Существует многообразная классификация связей между элементами, не уступающая по численности классификации систем (см. выше), однако более сложная по содержанию. Поэтому в данном разделе будут рассмотрены главные типы связей с иллюстрацией их примерами:
1) По виду и назначению связи делятся на:
генетические -- такие, когда один элемент (элементы) являются родоначальником другого (других).
Примеры : родители и дети; исходные вещества и продукты химических реакций; ряды радиоактивности в атомной физике; морфогенез осадочных пород в геологии; последовательности звездных превращений в астрономии и т. д.;
связи взаимодействия -- такие, когда элементы одновременно взаимодействуют, влияя друг на друга.
Примеры: нервы и мышцы в органах, хищники и жертвы в местах совместного обитания, реки, моря и океаны земной поверхности, инженеры, техники и рабочие на производстве и т.д.;
связи управления -- такие, когда одни элементы системы управляют поведением других элементов.
Примеры : центральная нервная система и периферические органы; правила дорожного движения и транспортные потоки; руководители и подчиненные в организации; и т. д.;
связи преобразования -- такие, когда одни элементы влияют на переход системы из одного состояния в другое или от одной структуры к другой.
Примеры : катализаторы в химических реакциях; нагреватели при плавлении веществ; землетрясения в населенных пунктах; обучающие системы в повышении квалификации и т. д. Границы между перечисленными типами связей расплывчаты, и конкретные связи не всегда можно отнести к определенному классу.
2) По степени действия связи делятся на:
а) жесткие -- такие, при которых действие связи жестко предопределено и результат действия одного элемента на другой однозначен.
а) б)
Примеры : механические связи в швейной машине, швы между костями черепа человека, клеевые соединения обуви, грибковые наросты на деревьях, угольные пласты под землей, корневая система растений в почве и т. д.;
б) гибкие -- такие, при которых действие связи допускает некоторую свободу вариантов поведения связанных элементов.
Примеры : суставные сочленения, мышечные группы, океанские течения, подвесные мосты, книжные переплеты, фиксация ледников и снежных пластов в горах и т. д.
Не следует думать, что жесткие связи обязательно реализуются посредством жестких механических узлов, канатов, цепей, твердых образований. Гравитационная связь (например, между Солнцем и Землей, Землей и Луной и т. д.) также является жесткой, хотя и "невидимой". То же можно сказать и об электромагнитной связи внутри атомов и молекул.
Большое значение в биологии (зоологии) имеют так называемые пищевые связи и даже пищевые цепи. Пчелы питаются только нектаром, коровы -- травой (жесткая связь), рыбы и человек -- практически всеядны (гибкая связь).
3) По направленности связи делятся на:
¦ прямые -- такие, при которых один элемент влияет на другой, не испытывая при этом влияния со стороны последнего; обычно первый элемент является господствующим, а второй -- подчиненным.
Примеры: "Приказ командира -- закон для подчиненного", авторитарный стиль руководства; гипнотическое воздействие змеи на грызуна; сход снежной лавины с горы; стрельба по мишени; извержение вулкана; и т. д.;
¦ нейтральные -- такие, у которых нет направленности; обычно они существуют между однотипными элементами и объединяют их в систему.
Примеры: связи между вагонами в поезде; между молекулами в кристалле; между спортсменами в команде; между рядовыми особями в птичьей стае; между нуклонами в ядре атома; и т. д.;
¦обратные -- такие, при которых один элемент действует на другой (прямая связь), испытывая при этом действие второго на себе (обратная связь). Таким образом, в отличие от прямого действия господствующего элемента на подчиненный без обратного влияния (см. выше), здесь обратное влияние возникает. При этом нет обратной связи без прямой.
Примеры : спортивные единоборства, физиологические рефлексы, бильярдные соударения, растворение веществ, трение движения, испарение жидкостей в закрытом сосуде и т. д.
Поскольку обратная связь влияет на элемент -- источник воздействия, то такое влияние может в принципе быть трояким: либо стимулировать воздействие со стороны источника, либо подавлять его, либо не изменять. Последний тип обратной связи практического значения не имеет, его можно исключить из рассмотрения или отнести к разновидности прямой связи (см. выше). Два других типа имеют важное значение и на практике, и в ОТС.
по результативности обратные связи делятся на:
¦положительные обратные связи , при которых обратная связь усиливает воздействие элемента -- источника на приемник воздействия.
Примеры : раскачивание качелей, генерация радиоволн, весеннее таяние снегов (темные прогалины сильнее нагреваются солнцем), лесные пожары, цепные химические реакции (возгорание пороха и т. д.), атомные взрывы, эпилептические припадки, эпидемии гриппа, паника в толпе, кристаллизация в растворах, рост оврагов и др.;
¦отрицательные обратные связи , при которых обратная связь ослабляет воздействие источника на приемник воздействия.
Примеры : зрачковые рефлексы (сужение зрачка при ярком свете, расширение в темноте), увеличение потоотделения в жару, закрытие пор ("гусиная кожа") в холод; терморегуляторы в холодильниках, термостатах, кондиционерах; насыщающие пары газов, запредельное торможение мозга и др.
Следует отметить, что обратные связи играют важнейшую роль в функционировании природных и общественных систем, включая технические системы. Именно они обеспечивают регуляцию, самоподдержание, саморазвитие, выживание, приспособление систем в изменяющихся условиях среды. Наиболее велика роль в этих процессах отрицательных обратных связей, которые позволяют нейтрализовать или существенно сгладить влияние неблагоприятных воздействий среды на систему, особенно живые организмы.
Задание для самостоятельного исследования
· Выберете любую естественную систему (биологическую, химическую, физическую, географическую, экологическую и т.д.) и дайте ей характеристику с позиции ОТС.
· Как можно применить знания ОТС в туризме?
П.О. Липовко . Концепции современного естествознания. Учебник для вузов. --Ростов-на-Дону. Из-во "Феникс", 2004, с.
Берталанфи Л. фон Общая теория систем -- Критический обзор / В кн.: Исследования по общей теории систем.-- М.: Прогресс, 1969. С. 23--82. На английском языке: L. von Bertalanffy , General System Theory -- A Critical Review // «General Systems», vol. VII, 1962, p. 1--20.
Богданов А. А. Тектология: Всеобщая организационная наука.-- М.: Финансы, 2003.
(Термин «тектология» происходит от греч. фЭчфщн -- строитель, творец и льгпт -- слово, учение).
Лекторский В. А., Садовский В. Н . О принципах исследования систем // Вопросы философии, № 8, 1960, сс.67-79.
Седов Е. А . Информационно-энтропийные свойства социальных систем // Общественные науки и современность, № 5, 1993, сс.92-100. См. также: Цирель С . «QWERTY-эффекты», «Path Dependence» и закон иерархических компенсаций // Вопросы экономики, № 8, 2005, сс.19-26.
Садовский В. Н . Людвиг фон Берталанфи и развитие системных исследований в XX веке. В кн.: Системный подход в современной науке. -- М.: «Прогресс-Традиция», 2004, С.28.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Синергетика как теория самоорганизующихся систем в современном научном мире. История и логика возникновения синергетического подхода в естествознании. Влияние этого подхода на развитие науки. Методологическая значимость синергетики в современной науке.
реферат , добавлен 27.12.2016
Возникновение и развитие науки или теории. Предмет и метод теории систем. Этапы становления науки. Закономерности систем и закономерности целеобразования. Поиск подходов к раскрытию сложности изучаемых явлений. Концепции элементаризма и целостности.
реферат , добавлен 29.12.2016
Понятие общей теории относительности - общепринятой официальной наукой теории о том, как устроен мир, объединяющей механику, электродинамику и гравитацию. Принцип равенства гравитационной и инертной масс. Теория относительности и квантовая механика.
курсовая работа , добавлен 17.01.2011
Понятие системного метода и этапы его исторического формирования. Строение и структура систем, порядок взаимодействия ее элементов, классификация и разновидности. Метод и перспективы системного исследования, назначение математического моделирования.
контрольная работа , добавлен 28.10.2009
Мир живого как система систем. Открытость - свойство реальных систем. Открытость. Неравновесность. Нелинейность. Особенности описания сложных систем. Мощное научное направление в современном естествознании - синергетика.
реферат , добавлен 28.09.2006
Системология как наука о системах. Примеры систем и их элементов. Целесообразность как назначение, главная функция, которую она выполняет. Структура системы и порядок связей между ее элементами, варианты иерархии. Примеры системного подхода в науке.
презентация , добавлен 14.10.2013
Современное понятие "открытая система". Проблема анализа целостных свойств открытых систем в зависимости от времени. Общность процессов типа 1/f (процессов типа фликкер-шума) для всех систем. Старое и новое математическое описание процессов типа 1/f.
курсовая работа , добавлен 23.11.2011
Ткань - частная система органа, состоящая из клеток и внеклеточных элементов с общей эпигеномной наследственностью. Эмбриональный гистогенез: детерминация, пролиферация, дифференциация, интеграция и адаптация клеточных систем. Общая классификация тканей.
реферат , добавлен 23.12.2012
Концепция системного подхода, анализ взаимодействия элементов данной системы между собой и с элементами надсистемы. Концепция самоорганизации объекта и ее структурные части, характерные четы и особенности. Концепция системного подхода к решению ситуации.
реферат , добавлен 24.07.2009
Характеристика основных положений общей теории химической эволюции и биогенеза А.П. Руденко. Этапы химической эволюции. Географическая оболочка земли. Понятие зональных, континентальных и океанических комплексов. Динамические и статистические законы.
Общая теория систем Л. Берталанфи
Иркутск 2015 г.
Введение
Общие положения
Общие исследования систем
Кибернетика
Сферы применения ОТС по Берталанфи:
Заключение
Список литературы
Введение
Появление системного подхода дало ученым некоторую надежду на то, что, наконец, "целое" из диффузной и неконструктивной формы примет четкие очертания операционального исследовательского принципа.
Термин "система" имеет весьма древнее происхождение, и едва ли есть какое-либо научное направление, которое его не употребляло. Достаточно вспомнить "систему кровообращения", "систему пищеварения" и т.д., которые до сих пор некоторыми исследователями принимаются за выражение системного подхода. Большей частью термин "система" употребляется там, где речь идет о чем-то собранном вместе, упорядоченном, организованном, но, как правило, не упоминается критерий, по которому компоненты собраны, упорядочены, организованы.
Очевидно, что ОТС не является плодом раздумий горстки мыслителей. Ее возникновению способствовало несколько научных течений. Концепции открытых систем развивались одновременно в термодинамике и биологии в 30-х годах. Понятие эквифинальности было введено Берталанфи в 1940 г. Принципиальные различия между неживой и живой природой были описаны Бриллюэном в 1949 г. Примеры открытых систем в экологии, неврологии и философии приведены Уиттекером, Кречем и Бентли в публикациях 50-х годов.
Большую роль в возникновении ОТС как науки сыграли научные направления и концепции, связанные с именами выдающихся ученых:
Нейман разработал к 1948 г. общую теорию автоматов и заложил основы теории искусственного интеллекта.
Работа Шеннона по теории информации (1948 г), в которой понятие количества информации было дано с позиций теории связи.
Кибернетика Винера (1948 г.), с помощью которой была найдена связь понятий энтропии, неупорядоченности, количества информации и неопределенности. Была подчеркнута особая важность этих понятий для изучения систем.
Эшби к 1956 г. разработал концепции саморегулирования и самоуправления, являющиеся дальнейшим развитием идей Винера и Шеннона.
Представления, вызванные к жизни в связи с развитием кибернетики и теории информации, приводят к двум отчасти противоречивым следствиям: во-первых, они позволяют аппроксимировать открытые системы замкнутыми путем введения механизма обратной связи; во-вторых, они показывают невозможность искусственного воспроизведения на модели ряда особенностей процесса автоматического регулирования в живых системах.
Ученые, идущие по первому пути, направили свои усилия на построение моделей и теорий организаций, в которых преобладают концепции, заимствованные из аналитического и механистического подходов. Привлекательной стороной этих теорий является их строгость. Однако в рамках этих теорий не поддаются определению многие специфические свойства живых систем. Второй путь оказался важным для развития поведенческой теории организаций, которая сочетает концепции экономической теории с поведенческими представлениями, вытекающими из психологии, социологии и антропологии. Последние лучше объясняют феномен поведения, чем аналитико-механистические теории, но уступают им в строгости.
Для того чтобы подчеркнуть тот факт, что общих систем не существует, а речь идет о поиске общих теорий, вероятно, более подходящей была бы какая-либо иная комбинация этих слов. Ласло указывал, что данное "семантическое недоразумение" первоначально возникло в результате перевода с немецкого, ранних работ Берталанфи. В упомянутых работах строилась "теория, применимая в различных областях науки", а не "теория того, что называется общими системами", как ошибочно было в английском варианте. Основополагающая работа Берталанфи была в английском варианте названа "Теория общей системы" лишь однажды.
Цель данной работы - рассмотреть общую теорию систем Л. Берталанфи.
Теория систем - междисциплинарная область науки и исследование природы сложных систем в природе <#"justify">общая теория система берталанфи
Предпосылки возникновения междисциплинарной теории
Мотивы, ведущие к выдвижению идеи общей теории систем, можно суммировать в следующих нескольких положениях.
До XX века область науки как деятельности, направленной на установление объясняющей и предикативной системы законов, практически отождествлялась с теоретической физикой. Лишь несколько попыток создания систем законов в нефизических областях получили общее признание (на пример, генетика). Тем не менее биологические, бихевиоральные и социальные науки нашли свою собственную базу, и поэтому стала актуальной проблема, возможно ли распространение научных концептуальных схем на те области и проблемы, где приложение физики является недостаточным или вообще неосуществимым.
Классическая наука не использовала понятия и не разрешала проблем, имевшихся в биологических или социологических областях. К примеру, в живом организме наблюдается организация, регулирование, непрерывную динамику и порядок, как и в человеческом поведении, но подобные вопросы выходили за рамки классической науки, опирающейся на так называемое механистическое мировоззрение; подобные вопросы считались метафизическими.
Охарактеризованное положение было тесно связано со структурой классической науки. Последняя занималась главным образом проблемами с двумя переменными (линейными причинными рядами, одной причиной и одним следствием) или в лучшем случае проблемами с несколькими переменными. Классическим примером этого служит механика. Она дает точное решение проблемы притяжения двух небесных тел - Солнца и планеты и благодаря этому открывает возможность для точного предсказания будущих расположений звезд и даже существования до сих пор не открытых планет. Тем не менее уже проблема трех тел в механике в принципе неразрешима и может анализироваться только методом приближений. Подобное же положение имеет место и в более современной области физики - атомной физике. Здесь также проблема двух тел, например протона и электрона, вполне разрешима, но, как только мы касаемся проблемы многих тел, снова возникают трудности. Однонаправленная причинность, отношения между причиной и следствием, двумя или небольшим числом переменных - все эти механизмы действуют в широкой области научного познания. Однако множество проблем, встающих в биологии, в бихевиоральных и социальных науках, по существу, являются проблемами со многими переменными и требуют для своего решения новых понятийных средств. Уоррен Уивер, один из основателей теории информации, выразил эту мысль в часто цитируемом положении. Классическая наука, утверждал он, имела дело либо с линейными причинными рядами, то есть с проблемами двух переменных, либо с проблемами, относящимися к неорганизованной сложности. Последние могут быть разрешены статистическими методами и в конечном счете вытекают из второго начала термодинамики. В современной же физике и биологии повсюду возникают проблемы организованной сложности, то есть взаимодействия большого, но не бесконечного числа переменных, и они требуют новых понятийных средств для своего разрешения.
Сказанное выше не является метафизическим, или философским, утверждением. Мы не воздвигаем барьер между неорганической и живой природой, что, очевидно, было бы неразумно, если иметь в виду различные промежуточные формы, такие, как вирусы, нуклеопротеиды и самовоспроизводящиеся элементы вообще, которые определенным образом связывают эти два мира. Точно так же мы не декларируем, что биология в принципе "несводима к физике", что было бы неразумно ввиду колоссальных достижений в области физического и химического объяснения жизненных процессов. Подобным же образом у нас нет намерения установить барьер между биологией и бихевиоральными и социальными науками. И все же это не устраняет того факта, что в указанных областях мы" не имеем подходящих понятийных средств для объяснения и предсказания, подобных тем, какие имеются в физике и в ее различных приложениях.
По-видимому, существует настоятельная потребность в распространении средств науки на те области, которые выходят за рамки физики и обладают специфическими чертами биологических, бихевиоральных и социальных явлений. Это означает, что должны быть построены новые понятийные модели. Каждая наука является в широком смысле слова моделью, то есть понятийной структурой, имеющей целью отразить определенные аспекты реальности. Одной из таких весьма успешно действующих моделей является система физики. Но физика - это только одна модель, имеющая дело с определенными аспектами реальности. Она не может быть монопольной и не совпадает с самой реальностью, как это предполагали механистическая методология и метафизика. Она явно не охватывает все аспекты мира и представляет, как об этом свидетельствуют специфические проблемы в биологии и бихевиоральных науках, некоторый ограниченный аспект реальности. Вероятно, возможно "введение других моделей, имеющих дело с явлениями, находящимися вне компетенции физики.
Все эти рассуждения носят весьма абстрактный характер. Поэтому, по-видимому, следует ввести некоторый личный момент, рассказав, как автор данной работы пришел к проблемам такого рода.
Общие положения
Первоначальные идеи о теории систем возникли на основе исследований в области социологии <#"center">Общие исследования систем
Многие ранние исследователи в области наук о системах пытались найти общую теорию систем, которая могла бы описать и объяснить произвольную систему с точки зрения науки. Термин "общая теория систем" восходит к одноимённому труду Л. Берталанфи, целью которого было собрать вместе всё, что он обнаружил в своей работе, будучи биологом. Его желанием было использовать слово "система" для описания принципов, которые являются общими для всех систем. В своей книге он писал:
"…существуют модели, принципы и законы, которые применимы к обобщённым системам или их подклассам, независимые от их особого рода, природы их компонентов, типов связей между ними. Кажется, что можно создать теорию, которая бы изучала не системы какого-то определённого рода, но дававшая понимание принципов систем в общем".
Эрвин Ласло в своём предисловии к книге Берталанфи "Перспективы общей теории систем" писал:
"Таким образом, когда Берталанфи говорит об "Allgemeine Systemtheorie" (нем. <#"center">Кибернетика
Кибернетика изучает обратные связи <#"justify">Сферы применения ОТС по Берталанфи:
·Кибернетика, базирующаяся на принципе обратной связи, или круговых причинных цепях, и вскрывающая механизмы целенаправленного и самоконтролируемого поведения.
·Теория информации, вводящая понятие информации как некоторого количества, измеряемого посредством выражения, изоморфного отрицательной энтропии в физике, и развивающая принципы передачи информации.
·Теория игр, анализирующая в рамках особого математического аппарата рациональную конкуренцию двух или более противодействующих сил с целью достижения максимального выигрыша и минимального проигрыша.
·Теория решений, анализирующая аналогично теории игр рациональные выборы внутри человеческих организаций, основываясь на рассмотрении данной ситуации и ее возможных исходов.
·Топология, или реляционная математика, включающая неметрические области, такие, как теория сетей и теория графов.
·Факторный анализ, то есть процедуры изоляции - посредством использования математического анализа - факторов в многопеременных явлениях в психологии и других научных областях.
·Общая теория систем в узком смысле, пытающаяся вывести из общего определения понятия "система", как комплекса взаимодействующих компонентов, ряд понятий, характерных для организованных целых, таких, как взаимодействие, сумма, механизация, централизация, конкуренция, финальность и т.д., и применяющая их к конкретным явлениям.
Поскольку теория систем в широком смысле является по своему характеру фундаментальной основополагающей наукой, она имеет свой коррелят в прикладной науке, иногда выступающий под общим названием науки о системах, или системной науки (Systems Science). Это научное движение тесно связано с современной автоматикой. В общем плане следует различить в науке о системах следующие области: ·Системотехнику (Systems Engineering), то есть научное планирование, проектирование, оценку и конструирование систем человек - машина.
·Исследование операций (Operations research), то есть научное управление существующими системами людей, машин, материалов, денег и т.д.
·Инженерную психологию (Human Engineering), то есть анализ приспособления систем и прежде всего машинных систем, для достижения максимума эффективности при минимуме денежных и иных затрат.
Хотя в только что названных научных дисциплинах имеется много общего, в них, однако, используются различные понятийные средства. В системотехнике, например, применяются кибернетика и теория информации, а также общая теория систем. В исследовании операций используются методы линейного программирования и теории игр. Инженерная психология, занимающаяся анализом способностей, психологических ограничений и вариабильности человеческих существ, широко использует средства биомеханики, промышленной психологии, анализ человеческих факторов и т.д. важно иметь в виду, что системный подход, как некоторая новая концепция в современной науке, имеет параллель в технике. Системный подход в науке нашего времени стоит в таком же отношении к так называемой механистической точке зрения, в каком системотехника находится к традиционной физической технологии. Все перечисленные теории имеют определенные общие черты. Во-первых,
они сходятся в том, что необходимо как-то решать проблемы, характерные для бихевиоральных и биологических наук и не имеющие отношения к обычной физической теории.
Во-вторых,
эти теории вводят новые по сравнению с физикой понятия и модели, например обобщенное понятие системы, понятие информации, сравнимое по значению с понятием энергии в физике.
В-третьих,
эти теории, как указывалось выше, имеют дело преимущественно с проблемами со многими переменными.
В-четвертых,
вводимые этими теориями модели являются междисциплинарными по своему характеру, и они далеко выходят за пределы сложившегося разделения науки.
В-пятых
и, может быть, самое важное-такие понятия, как целостность, организация, телеология и направленность движения или функционирования, за которыми в механистической науке закрепилось представление как о ненаучных или метафизических, ныне получили полные права гражданства и рассматриваются как чрезвычайно важные средства научного анализа. В настоящее время мы располагаем концептуальными и в некоторых случаях даже материальными моделями, способными воспроизводить основные свойства жизни и поведения.
Основные понятия общей теории систем
Система - это комплекс взаимодействующих компонентов. Система - это множество связанных действующих элементов. И хотя понятие системы определяется по-разному, обычно все-таки имеется в виду, что система представляет собой определенное множество взаимосвязанных элементов, образующих устойчивое единство и целостность, обладающее интегральными свойствами и закономерностями. Мы можем определить систему как нечто целое, абстрактное или реальное, состоящее из взаимозависимых частей. Системой
может являться любой объект живой и неживой природы, общества, процесс или совокупность процессов, научная теория и т.д., если в них определены элементы, образующие единство (целостность) со своими связями и взаимосвязями между ними, что создает в итоге совокупность свойств, присущих только данной системе и отличающих ее от других систем (свойство эмерджентности).
Система
(от греч. SYSTEMA, означающего "целое, составленное из частей") представляет собой множество элементов, связей и взаимодействий между ними и внешней средой, образующих определенную целостность, единство и целенаправленность. Практически каждый объект может рассматриваться как система.
Система -
это совокупность материальных и нематериальных объектов (элементов, подсистем), объединенных какими-либо связями (информационными, механическими и др.), предназначенных для достижения определенной цели и достигающих ее наилучшим образом. Система
определяется как категория, т.е. ее раскрытие производится через выявление основных, присущих системе свойств. Для изучения системы необходимо ее упростить с удержанием основных свойств, т.е. построить модель системы.
Важным средством характеристики системы являются ее свойства
.
Основные свойства системы проявляются через целостность, взаимодействие и взаимозависимость процессов преобразования вещества, энергии и информации, через ее функциональность, структуру, связи, внешнюю среду.
Свойство -
это качество параметров объекта, т.е. внешние проявления того способа, с помощью которого получают знания об объекте. Свойства дают возможность описывать объекты системы. При этом они могут изменяться в результате функционирования системы. Свойства -
это внешние проявления того процесса, с помощью которого получается знание об объекте, ведется за ним наблюдение. Свойства обеспечивают возможность описывать объекты системы количественно, выражая их в единицах, имеющих определенную размерность. Свойства объектов системы могут изменяться в результате ее действия.
Выделяют следующие основные свойства системы: Любая система имеет цель и ограничения.
Цель системы может быть описана целевой функцией
F (х, у, t),
где U1 - экстремальное значение одного из показателей качества функционирования системы. Поведение системы можно описать законом Y = F (x), отражающим изменения на входе и выходе системы. Это и определяет состояние системы. Состояние системы - это мгновенная фотография, или срез системы, остановка ее развития. Его определяют либо через входные взаимодействия или выходные сигналы (результаты), либо через макропараметры, макросвойства системы. Это совокупность состояний ее n элементов и связей между ними. Задание конкретной системы сводится к заданию ее состояний, начиная с зарождения и кончая гибелью или переходом в другую систему. Реальная система не может находиться в любом состоянии. На ее состояние накладывают ограничения - некоторые внутренние и внешние факторы (например, человек не может жить 1000 лет). Возможные состояния реальной системы образуют в пространстве состояний системы некоторую подобласть ZСД (подпространство) - множество допустимых состояний системы. Равновесие - способность системы в отсутствие внешних возмущающих воздействий или при постоянных воздействиях сохранять свое состояние сколь угодно долго. Устойчивость - это способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних или внутренних возмущающих воздействий. Эта способность присуща системам, когда отклонение не превышает некоторого установленного предела. Структура системы - совокупность элементов системы и связей между ними в виде множества. Структура системы
означает строение, расположение, порядок и отражает определенные взаимосвязи, взаимоположение составных частей системы, т.е. ее устройства и не учитывает множества свойств (состояний) ее элементов.
Система может быть представлена простым перечислением элементов, однако чаще всего при исследовании объекта такого представления недостаточно, т.к. требуется выяснить, что представляет собой объект и что обеспечивает выполнение поставленных целей. Внешняя среда Понятие элемента системы.
По определению элемент
- это составная часть сложного целого. В нашем понятии сложное целое - это система, которая представляет собой целостный комплекс взаимосвязанных элементов.
Элемент -
часть системы, обладающая самостоятельностью по отношению ко всей системе и неделимая при данном способе выделения частей. Неделимость элемента рассматривается как нецелесообразность учета в пределах модели данной системы его внутреннего строения.
Сам элемент характеризуется только его внешними проявлениями в виде связей и взаимосвязей с остальными элементами и внешней средой. Понятие связи.
Связь
- совокупность зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы. Установить связь между двумя элементами - это значит выявить наличие зависимостей их свойств. Зависимость свойств элементов может иметь односторонний и двусторонний характер.
Взаимосвязи
- совокупность двухсторонних зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы.
Взаимодействие
- совокупность взаимосвязей и взаимоотношений между свойствами элементов, когда они приобретают характер взаимосодействия друг другу.
Понятие внешней среды.
Система существует среди других материальных или нематериальных объектов, которые не вошли в систему и объединяются понятием "внешняя среда" - объекты внешней среды. Вход характеризует воздействие внешней среды на систему, выход - воздействие системы на внешнюю среду.
По сути дела, очерчивание или выявление системы есть разделение некоторой области материального мира на две части, одна из которых рассматривается как система - объект анализа (синтеза), а другая - как внешняя среда. Внешняя среда - набор существующих в пространстве и во времени объектов (систем), которые, как предполагается, оказывают действие на систему. Внешняя среда - это совокупность естественных и искусственных систем, для которых данная система не является функциональной подсистемой. Заключение
"Система - это набор взаимодействующих элементов", сказал фон Берталанфи, подчёркивая, что система - это структура, у которой элементы каким-то образом действуют друг на друга (взаимодействуют). Достаточно ли данного определения, чтобы отличить систему от не системы? Очевидно нет, потому что в любой структуре пассивно или активно её элементы так или иначе действуют друг на друга (давят, толкают, притягивают, индуцируют, нагревают, действуют на нервы, нервничают, обманывают, поглощают и пр.). Любой набор элементов всегда так или иначе действует и невозможно найти объект, который не совершал бы какие-либо действия. Однако эти действия могут быть случайными, без цели, хотя случайно, но не предсказуемо, они могут способствовать достижению какой-либо цели. Например, вилка, запущенная шаловливым внуком, может попасть в глаз бабушке и сорвать с него старое бельмо, но таким образом, что сам глаз не будет поврежден и его зрение будет восстановлено (случай, описанный в романе, теоретически возможен). В данном случае, хотя и был получен полезный эффект, вилка в сочетании с внуком не является системой для удаления бельма, а данное странное происшествие было случайным и не предсказуемым. Таким образом, хотя признак действия и является основным, он определяет не понятие системы, а одно из необходимых условий этого понятия. "Система - это комплекс избирательно вовлеченных элементов, взаимосодействующих достижению заданного полезного результата, который принимается основным системно образующим фактором", сказал в своё время Анохин. Очевидно, данное определение ближе остальных к правильному пониманию, потому что в понятие "Что может делать данный объект?" вкладывается понятие цели. Содействовать можно только лишь достижению определённой цели, а заданный полезный результат может быть только целью. Остаётся лишь выяснить, кто или что определяет полезность результата. Другими словами, кто или что ставит цель перед системой? ОТС должна дать ответы на всё мыслимые вопросы о бытие нашего Мира и, возможно, когда-нибудь ответы на все эти вопросы и будут найдены, но не сегодня. В данной работе была осуществлена всего лишь попытка ответить на очень небольшое число этих очень сложных и спорных вопросов и в задачу автора не входило найти все ответы. Системный анализ намного облегчает наше понимание тех процессов, которые происходят в мире. Но самое главное, системный анализ превращает науку из экспериментальной в аналитическую. Различие между ними огромное и принципиальное. Эмпирика даёт нам факты, но никак не объясняет их. Анализ в сочетании с эмпирикой может дать нам факты, их объяснение и прогноз. Практический выигрыш от этого огромный. Мир един и знания о нём должны быть связаны одно с другим. Общая теория систем на то и "общая", потому что затрагивает все стороны нашей жизни, и связывает их в единое целое. Список литературы
1.Общая теория систем - критический обзор, Берталанфи [Электронный ресурс] / О принципах исследования систем, В.А. Лекторский, В.Н. Садовский [Электронный ресурс] / http://vphil.ru. Теория систем [Электронный ресурс] / http://traditio.ru Общая теория систем (системы и системный анализ), Гайдес Марк Аронович [Электронный ресурс] / http://www.medlinks.ru
ОБЩАЯ ТЕОРИЯ СИСТЕМ – с пециально-научная и логико-методологическая концепция исследований объектов, представляющих собой системы . Общая теория систем тесно связана с системным подходом и является конкретизацией и логико-методологическим выражением его принципов и методов. Первый вариант общей теории систем был выдвинут Л. фон Берталанфи , однако у него было много предшественников (в частности, А.А.Богданов ). Общая теория систем возникла у Берталанфи в русле защищаемого им «организмического» мировоззрения как обобщение разработанной им в 1930-х гг. «теории открытых систем», в рамках которой живые организмы рассматривались как системы, постоянно обменивающиеся со средой веществом и энергией. По замыслу Берталанфи общая теория систем должна была отразить существенные изменения в понятийной картине мира, которые принес 20 в. Для современной науки характерно: 1) ее предмет – организация; 2) для анализа этого предмета необходимо найти средства решения проблем со многими переменными (классическая наука знала проблемы лишь с двумя, в лучшем случае – с несколькими переменными); 3) место механицизма занимает понимание мира как множества разнородных и несводимых одна к другой сфер реальности, связь между которыми проявляется в изоморфизме действующих в них законов; 4) концепцию физикалистского редукционизма, сводящего всякое знание к физическому, сменяет идея перспективизма – возможность построения единой науки на базе изоморфизма законов в различных областях. В рамках общей теории систем Берталанфи и его сотрудниками разработан специальный аппарат описания «поведения» открытых систем, опирающийся на формализм термодинамики необратимых процессов, в частности на аппарат описания т.н. эквифинальных систем (способных достигать заранее определенного конечного состояния независимо от изменения начальных условий). Поведение таких систем описывается т.н. телеологическими уравнениями, выражающими характеристику поведения системы в каждый момент времени как отклонение от конечного состояния, к которому система как бы «стремится».
В 1950–70-х гг. предложен ряд других подходов к построению общей теории систем (М.Месарович, Л.Заде, Р.Акофф, Дж.Клир, А.И.Уемов, Ю.А.Урманцев, Р.Калман, Е.Ласло и др.). Основное внимание при этом было обращено на разработку логико-концептуального и математического аппарата системных исследований. В 1960-е гг. (под влиянием критики, а также в результате интенсивного развития близких к общей теории систем научных дисциплин) Берталанфи внес уточнения в свою концепцию, и в частности различил два смысла общей теории систем. В широком смысле она выступает как основополагающая наука, охватывающая всю совокупность проблем, связанных с исследованием и конструированием систем (в теоретическую часть этой науки включаются кибернетика, теория информации, теория игр и решений, топология, теория сетей и теория графов, а также факторальный анализ). Общая теория систем в узком смысле из общего определения системы как комплекса взаимодействующих элементов стремится вывести понятия, относящиеся к организменным целым (взаимодействие, централизация, финальность и т.д.), и применяет их к анализу конкретных явлений. Прикладная область общей теории систем включает, согласно Берталанфи, системотехнику, исследование операций и инженерную психологию.
Учитывая эволюцию, которую претерпело понимание общей теории систем в работах Берталанфи и др., можно констатировать, что с течением времени имело место все более увеличивающееся расширение задач этой концепции при фактически неизменном состоянии ее аппарата и средств. В результате создалась следующая ситуация: строго научной концепцией (с соответствующим аппаратом, средствами и т.д.) можно считать лишь общую теорию систем в узком смысле; что же касается общей теории систем в широком смысле, то она или совпадает с общей теорией систем в узком смысле (в частности, по аппарату), или представляет собой действительное расширение и обобщение общей теории систем в узком смысле и аналогичных дисциплин, но тогда встает вопрос о развернутом представлении ее средств, методов и аппарата. В последние годы множатся попытки конкретных приложений общей теории систем, напр., к биологии, системотехнике, теории организации и др.
Общая теория систем имеет важное значение для развития современной науки и техники: не подменяя специальные системные теории и концепции, имеющие дело с анализом определенных классов систем, она формулирует общие методологические принципы системного исследования.
Литература:
1. Общая теория систем. М., 1966;
2. Кремянский В.И. Некоторые особенности организмов как «систем» с точки зрения физики, кибернетики и биологии. – «ВФ», 1958, № 8;
3. Лекторский В.Α. , Садовский В.Н. О принципах исследования систем. – «ВФ», 1960, № 8;
4. Сетров М.И. Значение общей теории систем Л.Берталанфи для биологии. – В кн.: Философские проблемы современной биологии. М. – Л., 1966;
5. Садовский В.Н. Основания общей теории систем. М., 1974;
6. Блауберг И.В. Проблема целостности и системный подход. М., 1997;
7. Юдин Э.Г. Методология науки. Системность. Деятельность. М., 1997;
8. Bertalanffy L. Das biologische Weltbild, Bd. 1. Bern, 1949;
9. Idem. Zu einer allgemeinen Systemlehre. – Biologia generalis, 1949, S. 114–29;
10. Idem. An Outline of General System Theory. – «British Journal Philosophy of Science», 1950, p. 134–65;
11. Idem. Biophysik des Fliessgleichgewichts. Braunschweig, 1953;
12. General Systems, Yearbook of the Society for General Systems Research, eds. L.Bertalanffy and A.Rapoport. Michigan, 1956 (изд. продолжается);
13. Zadeh L.O. The Concept of State in System Theory. – Views on General System Theory, ed. by M.D.Mesarovic. N. Y., 1964.
В.Н.Садовский