Основи системотехніки

Матеріали для підтримки навчального процесу

Зміст

Еволюція розвитку системних уявлень 3

Системність та «фізикалізм» 3

Основні етапи становлення системного підходу 5

Прикладні дисципліни системних наук 8

Поняття системотехніки 12

Визначення системи 15

Поняття, що характеризують системи 15

Елементи загальної теорії систем 20

Класифікація систем 21

Основні види відомих систем 24

Приклади систем 25

Інформаційна система 25

Загальні властивості систем 28

Основні закономірності систем 30

Поняття ентропії 32

Закон необхідності різноманіття 33

Системний підхід та системний аналіз 35

Основні принципи системного аналізу 39

Методи системного аналізу 40

Експертні методи 40

Метод дерева цілей 45

Морфологічний метод 48

Моделювання та аналіз систем 59

Модель чорного ящика 62

Регресійний аналіз 63

Кореляційний аналіз 73

Методи прогнозування 77

Стандарти системотехніки 79

Література 81

Еволюція розвитку системних уявлень Системність та «фізикалізм»

Из книги Б.С.Флейшмана “Основы системологии”:

Три периода развития науки. Античный период науки характерен умозрительным подходом, оторванным от экспериментального подхода, а также использованием категории цели.

Категория цели использовалась повсеместно. Например, падение камня, поднятого над землей объяснялось его желанием вернуться на старое место.

В основном умозрительные построения античной науки сменились в XVII в. современным естественно-научным подходом, когда, завершая усилия гениев Возрождения, Ньютон соединил экспериментальные методы с новым математическим методом анализа бесконечно малых. Для продолжающегося ньютоновского периода с его методологией физикализма характерно «изгнание» категории цели и сведение изучения целого к изучению его частей (редукционизм). Утвердившийся в образовании и науке физикализм оказался чрезвычайно плодотворным при изучении вещественно-энергетических свойств простых систем. Это была надежда построить науку не только простых, но и сложных систем на основе законов физики – известных и еще не открытых.

Несостоятельность физикализма обнаруживалась при попытке атаки сложных систем, для которых определяющими оказались не вещественно-энергетические, а структурно-поведенческие свойства.

Современный новейший системный подход знаменует начало нового, третьего периода развития науки. Он возник из потребности научной атаки сложных систем. Объект исследования потребовал целостного рассмотрения его частей, отказа от невозможного (например, для сложных уникальных систем) классического эксперимента над ним, а также восстановление в правах категории цели. Это означало отказ от физикализма во всех его трех пунктах (экспериментальность, редукционизм, естественность) и возврат к античной методологии (умозрительность, эмергентность, целесообразность) в форме методологии системологии. В связи с этим античную науку можно было бы назвать наивной системологией [c.10-12].

Отличия системологии от физикализма.

1. Умозрительность вместо экспериментальности. Еще Карл Маркс заметил, что при исследовании таких сложных уникаль­ных систем, как социальные, «нельзя пользоваться ни микроскопом, ни химическими реактивами. То и дру­гое должна заменить сила абстракции» [13].

Потребность в такого рода умозритель­ном экспериментировании происходит не из-за несовер­шенства экспериментальных средств, как в античный период, а из-за специфики исследуемых объектов – сложных и особенно сложных уникальных систем. Клас­сический эксперимент над ними в целом невозможен, в частности для уникальных систем из-за их масштабно­сти. Эксперимент над их частями из-за их эмергентности не может заменить невозможного эксперимента над ними в целом.

Одна из центральных догм физикализма: «наука начина­ется тогда, когда начинаются измерения». Внутри физи­ки эта догма имеет, безусловно, важнейшее значение, индуцируя экспериментальное открытие новых законов физики. Кроме того, она связана с важнейшим для тео­ретической физики операционным принципом определе­ния используемых в теории величин (достаточностью для определения указания способа их измерения). В наше время, когда происходит часто неоправданная экспансия формально-аксиоматических методов во все области зна­ния, операционный принцип верно защищает физику от такого рода неоправданных посягательств.

Однако тот же операционный принцип применитель­но к системологии отражает неоправданную экспансию физикализма в эту область. Дело в том, что теоретическая системология основывает свои законы на модельной, а не на измерительной основе и поэтому вводит свои фундаментальные величины не «формаль­но», а как некоторые характерные параметры моделей.

2. Эмергентность вместо редукционизма. Один из основных принципов физикализма — редукци­онизм — гласит, что целое можно изучать, расчленив его (редуцируя) на части, а затем, изучив их свойства, определить свойство целого. Важнейшим качеством сложных систем, отличающим их от простых, являет­ся эмергентность, отрицающая возможность примене­ния редукционизма к сложным системам. Например, в наше время, несмотря на казалось бы обнадеживаю­щие успехи молекулярной биологии (редукция клетки к молекулам), вряд ли кто-либо надеется на успехи редукционизма в попытках объяснить собственно био­логические функции, не говоря уже о более высоких уровнях биологической иерархии.

3. Целесообразность вместо естественности. Физикализм основывается на естественных законах при­роды, обнаруживаемых в результате обобщения мно­гочисленных экспериментов над простыми системами. Законы постулируются на основе этих экспериментов, как правило, в виде простых математических зависи­мостей. Это не имеет места для сложных систем. Про­стые объяснения свойств сложных систем (законы), из­ложенные в математической форме, могут быть получены, как будет показано далее, лишь, при гипотезе о целесообразном поведении сложных систем.