3.2. Классификация систем

Многообразие систем велико и полной их классификации в настоящее время нет. Более того, не выработаны окончательно и принципы классификации.

В наиболее общем плане системы делятся на материальные и абстрактные (идеальные). Первые в свою очередь, включают систему неорганической природы (физические, химические, геологические и т. п. системы), живые системы, особый класс материальных систем образует социальные системы. Абстрактные системы являются продуктом человеческого мышления, и они также могут быть разделены на ряд типов. Используются и другие основания классификации систем. Интенсивное развитие в 20 веке системных методов исследования и широкое использование этих методов для решения практических задач науки и техники (например, для анализа различных биологических систем, систем воздействия человека на природу, для построения системы управления транспортом, космическими полетами, различных систем организации и управления производством, систем моделирования глобального развития и т. д.), потребовало разработки строгих формальных определений понятия системы, которые строятся с помощью языков множеств теорий, математической логики, кибернетики и т. д. взаимно дополняя друг друга.

С позиций субстанционального признака можно выделить три класса систем:

1. Естественные системы – системы, существующие в объективной действительности (живой или неживой природе, обществе). Например, атом, молекула, живая клетка, организм, популяция, общество и т.д..

2. Концептуальные (или идеальные) системы – системы, отражающие реальную действительность, объективный мир. Обычно это восприятие, совокупность тех или иных представлений, выражений. Например, в музыкальном или литературном произведении, научно-системные теории.

3. Искусственные системы – системы, созданные человеком. Диапазон этих систем весьма широк – от простейших механизмов в технике до сложнейших общественных формаций.

Важным классификационным признаком систем является их сложность систем. Однако из-за отсутствия надежных методов оценки сложности условно выделяют следующие типы систем:

• простые системы;

• сложные системы;

• очень сложные системы.

Другим способом классификации систем является классификация по степени организованности систем, причем в качестве характеристик классификационных групп предлагается использовать изменение:

• эффективности и энтропии;

• характер устройства (морфологии) системы;

• тезаурс (самоотражение системы). В общем случае тезаурс – совокупность накопленных знаний.

По данному признаку рационально выделить два класса систем: казуальные и целенаправленные.

Для казуальных систем формирование организации есть результат причинно-следственных связей. К этому классу относится широкий круг неживых систем, как естественных, так и искусственных. Их отличительная особенность состоит в том, что цель этим системам внутренне (имманентно) не присуща. Если казуальные системы и имеют целевую функцию, то она задается извне (внешним образом) задачами использования системы. В данном классе можно выделить детерминированные и вероятностные системы. В свою очередь в каждом из указанных типов выделяются статические и динамические системы.

В целенаправленных системах основой формирования организации являются факторы целесообразности и целеполагания.

Целенаправленные системы – это системы, способные к выбору своего поведения в зависимости от внутренне присущей цели. Наиболее ярким примером такого рода систем являются люди.

Главным отличием целенаправленных систем от казуальных является наличие информационных взаимодействий.

В рамках класса целенаправленных систем необходимо выделить следующие группы систем:

• программные;

• самовосстанавливающиеся;

• адаптивные;

• самосохраняющиеся;

• самовоспроизводящиеся;

• предвидящие (прогнозирующие);

• социальные.

Эти группы систем перечислены в порядке повышения их организации.

Следует отметить, что любая классификация не может отразить всего многообразия промежуточных форм реальности, и поэтому практически градация систем осуществляется на основе определенной выраженности соответствующих свойств.

Необходимо так же учитывать, что более "слабые" свойства (статичность, динамичность, казуальность и т.п.) имеют в тоже время большую общность. "Слабые" свойства присущи системам с более "сильными" свойствами.

В зависимости от характера отношений системы с внешней средой системы разделяют на открытые и замкнутые системы. Это деление чисто условное (теоретическое) так как абсолютно замкнутых систем, не взаимодействующих с окружением, практически не существует. Система может быть относительно замкнута в том смысле, что она не будет иметь взаимодействия с какой-либо частью окружения. Для целенаправленных систем в отдельных случаях возможна замкнутость по информационным процессам.

Более конструктивно значимым является разделение систем на активные и пассивные.

Особенностью активных систем является та или иная форма использования окружающей среды для обеспечения эффективности функционирования системы.

В пассивных системах обмен с окружающей средой перманентно и неотвратимо ведет к снижению эффективности функционирования.

Пассивные системы не обладают какими-либо активно действующими стабилизирующими силами.

По характеру развития можно выделить два класса систем:

• стабильные;

• развивающиеся.

Стабильной системой является такая, свойства которой, структура и функции практически не изменяются в течении всего периода ее существования. Как правило, качество функционирования стабильных систем со временем только ухудшается. Восстановительные мероприятия могут лишь снизить темп ухудшения характеристик. К числу стабильных систем относятся сравнительно простые системы.

Отличительная особенность развивающихся систем состоит в том, сто с течением времени их структура и функции претерпевают существенные изменения.

Цели таких систем в общем случае более стабильны, хотя часто и они видоизменяются. Важной особенностью таких систем является высокое значение восстановительных процессов. Это позволяет не только обеспечивать сохранение заданного уровня качества функционирования, но и повышать его. Развивающиеся системы имеют, как правило, более высокую сложность, чем стабильные системы. Например, могут служить некоторое производство, транспорт, город со всем комплексом технических средств, обеспечивающих проживание и работу его населения и т.п.

Для сопоставления систем разных уровней, а также для выяснения оптимальности их устройства необходима оценка их некоторых функциональных характеристик:

• эффективность;

• надежность;

• качество управления;

• помехозащищенность;

• устойчивость;

• степень сложности.

Все эти характеристики могут быть получены экспериментальным или аналитическим путем (при наличии точного математического описания).

К этим характеристикам предъявляется следующие требования:

• зависимость от процесса функционирования;

• простота вычислений или измерений, иметь наглядное представление об одном из своих систем;

• допускать (в пределах возможного) простую приближенную оценку по экспериментальным данным.

Таким образом, если цели и задачи системы определены, то можно ставить вопрос о качестве ее функционирования, которое оценивается показателями, характеризующими степень приспособляемости системы к выполнению поставленных перед ней задач.

Лекция 7. Сложные системы (продолжение)