Тема 1. Система, элемент, подсистема
Определение понятия система
В настоящее время нет единства в определении понятия система. В первых определениях в той или иной форме говорилось о том, что система – это элементы и связи (отношения) между ними. Например, основоположник теории систем Людвиг фон Берталанфи определял систему как комплекс взаимодействующих элементов или как совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и со средой. А. Холл определяет систему как множество предметов вместе со связями между предметами и между их признаками. Ведутся дискуссии, какой термин – отношение или связь – лучше употреблять.
Позднее в определениях системы появляется понятие цели. Так, в Философском словаре система определяется как совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях между собой определенным образом и образующих некоторое целостное единство.
В последнее время в определение понятия системы наряду с элементами, связями и их свойствами и целями начинают включать наблюдателя, хотя впервые на необходимость учета взаимодействия между исследователем и изучаемой системой указал один из основоположников кибернетики У.Р. Эшби.
М. Масарович и Я. Такахара в книге Общая теория систем считают, что система – формальная взаимосвязь между наблюдаемыми признаками и свойствами.
Таким образом, в зависимости от количества учитываемых факторов и степени абстрактности определение понятия система можно представить в следующей символьной форме. Каждое определение обозначим порядковым номером, совпадающим с количеством учитываемых в определении факторов.
ОПР. 1. Система есть нечто целое:
S=A(1, 0).
Это определение выражает факт существования и целостность. Двоичное суждение А(1,0) отображает наличие или отсутствие этих качеств.
ОПР. 2. Система есть организованное множество:
S=(орг, M),
где:
орг – оператор организации;
М – множество.
ОПР. 3. Система есть множество вещей, свойств и отношений:
S=({m}.{n}.{r}),
где:
m – вещи,
n – свойства,
r – отношения.
ОПР. 4. Система есть множество элементов, образующих структуру и обеспечивающих определенное поведение в условиях окружающей среды:
S=(e, ST, BE, Е),
где:
e – элементы,
ST – структура,
BE – поведение,
Е – среда.
ОПР. 5. Система есть множество входов, множество выходов, множество состояний, характеризуемых оператором переходов и оператором выходов:
S=(X, Y, Z, H, G),
где:
Х – входы,
Y – выходы,
Z – состояния,
Н – оператор переходов,
G – оператор выходов.
Это определение учитывает все основные компоненты, рассматриваемые в автоматике.
ОПР. 6. Это шестичленное определение, как и последующие, трудно сформулировать в словах. Оно соответствует уровню биосистем и учитывает генетическое (родовое) начало GN, условия существования KD, обменные явления MB, развитие EV, функционирование FC и репродукцию (воспроизведения) RP:
S=(GN, KD, MB, EV, FC, RP).
ОПР. 7. Это определение оперирует понятиями модели F, связи SC, пересчета R, самообучения FL, самоорганизации FO, проводимости связей СО и возбуждения моделей JN:
S=(F, SC, R, FL, FO, CO, JN).
Данное определение удобно при нейрокибернетических исследованиях.
ОПР. 8. Если определение ОПР. 5 дополнить фактором времени и функциональными связями, то получим определение системы, которым обычно оперируют в теории автоматического управления:
S=(T, X, Y, Z, v, V, h, j),
где:
T – время,
Х – входы,
Y – выходы,
Z – состояния,
v – класс операторов на выходе,
V – значения операторов на выходе,
h – функциональная связь в уравнении y(t2)= h [x(t1), z(t1), t2],
j – функциональная связь в уравнении z(t2)= j [x(t1), z(t1), t2].
ОПР. 9. Для организационных систем удобно в определении системы учитывать следующее:
S=(PL, RO, RJ, EX, PR, ОПР. T, SV, RОПР., EF),
где:
PL – цели и планы,
RO – внешние ресурсы,
RJ – внутренние ресурсы,
EX – исполнители,
PR – процесс,
ОПР. T- помехи,
SV – контроль,
RОПР. – управление,
EF – эффект.
Рис. 1.1. Эволюция понятия система
Последовательность определений можно продолжить до ОПР. N (где N=9, 10, 11, …), в котором учитывалось бы такое количество элементов, связей и действий в реальной системе, которое необходимо для решаемой задачи, для достижения поставленной цели. В качестве рабочего определения понятия системы в литературе по теории систем часто рассматривается следующее: система – множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определенную целостность, единство. Как видно из приведенного фрагмента учебника по редакцией Волковой В.Н. понятие система до сих пор не имеет однозначного определения. Это понятие развивается и уточняется. Схематично путь развития термина система можно проиллюстрировать следующей схемой (рис. 1.1).
Другой подход к классификации подходов к определению термина система приведен в работах Крайнюченко и Попова. Ниже приведен фрагмент из их работы[1]. Материал приводится с купюрами.
От того, что мы понимаем под системой, в значительной степени зависит решение вопроса о специфических признаках системного подхода и системного анализа, а также в целом системных исследований.
Слово система (от греч. σύστημα) означает нечто составленное из частей, соединение, и характеризует упорядоченность и целостность естественных объектов. Система означала единство закономерно связанных друг с другом предметов, явлений, а также знаний о природе и обществе.
В период античной философии было осознано, что целое больше суммы его частей. К 30-м годам ХХ века в организменной биологии, гештальтпсихологии и экологии были сформулированы ключевые критерии системного мышления. Изучение организмов, их частей и сообществ, привело ученых к выводу, что эти организации могут характеризоваться понятиями целостность, связность, взаимоотношения. Эти представления были поддержаны революционными открытиями в квантовой физике, в мире атомов и субатомных частиц.
В наше время слово система стали применять слишком широко. Это и система здравоохранения, и система образования, и нервная система, солнечная система и т. п. Начавшийся в 50-60 годы системный бум не только не уменьшил, но даже увеличил неопределенность толкования понятия система. Значительно возросло число его трактовок. В настоящее время существует немало работ, подробно разбирающих взгляды на это понятие.
Несмотря на то, что понятие система известно с давних времен, первые попытки определить его как самостоятельную научную категорию делаются лишь в тридцатые годы нашего столетия с появлением первых концепций общей теории систем (А. Богданов, Л. Берталанфи).
Л. фон Берталанфи определял систему как комплекс взаимодействующих элементов. Все состоящее из связанных друг с другом частей будем называть системой. Это определение самое широкое и самое простое потому, что в мире все каким либо образом связано, и может быть названо системой. Дальнейший период весьма богат разнообразными подходами к пониманию смысла понятия система.
Например, в математике характерно понимание системы как отношения. Кибернетика делает акцент на выделение в системе входов, выходов, и способах переработки информации. Целесообразно провести классификацию множества определений.
