Teoria_sistem_i_sistemny_analiz_-_lektsii_1-11

Рис. 2.7: Показатели сущностной классификации - ч.3

21

Рис. 2.8: Показатели сущностной классификации - ч.4

22

Рис. 2.9: Показатели сущностной классификации - ч.5

23

Лекция 3

Основные закономерности систем

3.1 Базовые закономерности произвольных систем

Для любых типов систем свойственны общесистемные закономерности построения, функционирования и развития. Такие закономерности Л. фон Берталанфи называл системными параметрами, А. Холл - мак-

роскопическими свойствами и закономерностями систем. Указанные параметры возможно разделить на четыре основные группы, приведенные на рис. ниже:

24

Рис. 3.1: Основные типы закономерностей систем

3.1.1Закономерности взаимодействия части и целого

В процессе изучения особенностей функционирования и развития сложных открытых систем активными элементами был выявлен ряд закономерностей, помогающих глубже понять диалектику части и целого в системе, чтобы учитывать их при принятии решений:

•Целостность (эмерджентность) проявляется в системе при появлении1 у нее новых свойств, отсутствующих у элементов. Берталанфи считал эмерджентность основной системной проблемой, при этом:

1). Свойства системы (целого) Qs не являются простой суммой свойств составляющих элементов:

n

X

Qs 6= qi:

i=1

1Emerge (англ.) - появляться.

25

2). Свойства системы (целого) зависят от свойств составляющих ее элементов (частей):

Qs = f(qi):

3). Объединенные в систему элементы, как правило, утрачивают часть своих свойств, присущих им вне системы2, но при этом могут обрести новые свойства.

•Аддитивность3 является закономерностью, двойственной к закономерности целостности. Данная закономерность проявляется у системы, распадающейся на независимые элементы; тогда становится справедливым следующее равенство:

n

X

Qs = qi:

i=1

•Необходимо отметить, что любая развивающаяся система находится между состоянием абсолютной целостности и абсолютной аддитивности. Текущее состояние системы описывается двумя параметрами - степенью целостности и коэффициентом использования свойств элементов . Для оценки указанных тенденций А. Холлом были введены две закономерности, которые он назвал:

1). Прогрессирующей факторизацией - стремлением системы к состоянию с все более независимыми элементами.

2). Прогрессирующей систематизацией - стремлением системы к уменьшению самостоятельности элементов, т.е. к большей целостности.

2Т.е. система чаще всего подавляет часть свойств элементов.

3Синонимы - физическая аддитивность, независимость, суммативность или обособленность.

26

Рис. 3.2: Закономерности взаимодействия части и целого

3.1.2Закономерности иерархической упорядоченности систем

Данная группа закономерностей тесно связана с закономерностью целостности, с расчленением целого на части, но при этом характеризует и взаимодействие системы с ее окружением (средой - значимой или существенной для системы, надсистемой, подчиненными системами. В данную группу входят следующие закономерности:

•Коммутативность. Данная закономерность определяет, что система не изолирована от других систем, связана множеством коммуникаций со средой, представляющей собой, в свою очередь, сложное и неоднородное образование, содержащее надсистему4, подсистемы5 и системы одного уровня с рассматриваемой.

•Иерархичность6 - закономерность, показывающая наличие нескольких уровней иерархий практически в любых системах, изучаемых человеком7.

В силу закономерности коммутативности, которая проявляется также между уровнями иерархии исследуемой системы, каждый уровень иерархической упорядоченности имеет сложные взаимоотношения с вышестоящим и нижележащим уровнями.

4Систему более высокого порядка, задающую требования и ограничения исследуемой системе.

5Системы более низкого порядка - нижележащие, подведомственные.

6Синоним - иерархическая упорядоченность.

7В зависимости от основания рассмотрения системы.

27

Важнейшей особенностью иерархической упорядоченности как закономерности заключается в том, что закономерность целостности8 проявляется в ней на каждом уровне иерархии. При этом объединение элементов в каждом узле иерархической структуры приводит не только к появлению новых свойств у узла и утрате объединяемыми компонентами свободы проявления некоторых своих свойств, но и к тому, что каждый подчиненный член иерархии приобретает новые свойства, отсутствовавшие у него в изолированном состоянии.

Благодаря данной особенности с помощью иерархических представлений возможно исследовать системы и проблемные ситуации с неопределенностью.

3.1.3Закономерности осуществимости систем

На сегодняшний день проблемы осуществимости систем являются наименее исследованными. Тем не менее, на сегодняшний день возможно выделить и описать следующие основные закономерности данного типа:

•Эквифинальность - данная закономерность характеризует предельные возможности системы. В определении Берталанфи эквифинальность - это способность в отличие от состояния равновесия

взакрытых системах, полностью детерминированных начальными условиями, . . . достигать не зависящего от времени состояния, которое не зависит от его начальных условий и определяется исключительно параметрами системы.

•Закон необходимого разнообразия, сформулированный У.Р. Эшби. Данный закон был доказан Эшби в следующей форме:

Пусть N - исследователь (ЛПР)9; D - решаемая проблема; VD - разнообразие возможных решений; VN - разнообразие мыслей (подходов), имеющихся у ЛПР. Пусть при этом задача ЛПР заключается

втом, чтобы свести разнообразие VD VN к минимуму, в идеале, к нулю.

Эшби было доказано, что если VD дано постоянное значение, то VD VN может быть уменьшено лишь за счет соответствующего

8Качественные изменения свойств компонентов более высокого уровня по сравнению с объединяемыми компонентами нижележащего.

9Здесь и далее будет использоваться термин ЛПРлицо, принимающее решение. Данный термин является одним из ключевых в теории систем и системном анализе.

28

роста VN . Т.е. только разнообразие в N может уменьшить разнообразие, создаваемое в D; только разнообразие может уничтожить разнообразие.

Применительно к системам управления закон необходимого разнообразия может быть сформулирован следующи образом:

Разнообразие управляющей системы (системы управления) VSU должно быть больше (или, по крайней мере равно) разнообразию управляемого объекта VOU :

VSU VOU :

•Закономерность потенциальной эффективности. Развивая идеи В.А. Котельникова о потенциальной помехоустойчивости произвольных информационных систем, Б.С. Флейшман связал сложность структуры системы со сложностью ее поведения; им были предложены количественные выражения предельных законов надежности, помехоустойчивости, управляемости и других качеств систем; и показал, что на их основе можно получить количественные оценки осуществимости систем с точки зрения того или иного качества - предельные оценки жизнеспособности и потенциальной эффективности сложных систем.

3.1.4Закономерности развития систем

Закономерности последней группы представляют собой зависимости изменения систем во времени.

•Историчность. Любая система проходит через определенный жизненный цикл; указанные жизненные циклы определены для различных классов систем. Один из основных примеров жизненных циклов систем из разряда товаров и услуг (на примере определенного типа услуг обработки данных) состоит из следующих участков: Technology trigger10 - Peak of Inflated Expectations11 - Thoughts of Disillusionment12 - Slope of Enlightenment13 - Plateau of Productivity14

10Возникновение технологии.

11Период завышенных ожиданий.

12Период разочарования.

13Период возрождения.

14Период равномерного развития.

29

- End of Life15.

Рис. 3.3: Закономерности развития технологических систем

При этом необходимо отметить, что практически для любой системы существует этап прекращения ее существования.

•Последняя из рассматриваемых в данной лекции закономерностей - закономерность самоорганизации: открытым самоорганизующимся системам с активными элементами присущи негэнтропийные тенденции - способность противостоять энтропийным тенденциям, адаптироваться к изменяющимся условиям, возможность преобразования собственной структуры и т.д. Важные результаты в понимании закономерностей самоорганизации изучаются в науке синэргетике.

15Конец использования товара (технологии).

30