Таким чином систему можна вважати моделлю об’єкта системного дослідження

Слово «система» у перекладі з грецької – ціле, яке складається із частин. Поняття «система» у тлумачних словниках визначається як «група різноманітних предметів об’єднаних таким чином, що вони утворюють єдине ціле, діють або рухаються узгоджено і переважно підкоряються певній формі управління».

У сучасній теорії систем під системою розуміють обмежену в просторі та стійку в часі множину структурно взаємопов’язаних елементів (об’єктів), яка є цілісним утворенням, властивостi якого не зводяться тільки до властивостей окремих елементiв при будь-якому методі роздрібнення і не виводяться з них[88, с. 463-464].

Під елементом (об’єктом) розуміють найпростішу неподільну частину системи. Причому таким він є тільки по відношенню до даної системи, а в інших відносинах сам може представляти систему. Систему можна розщепити на елементи різними способами в залежності від мети дослідження та для вирішення конкретної задачі.

З точки зору математики, елементи s утворюють систему відносно заданої властивості G, якщо має місце відношення елементів R, яке має властивість G: [R(s)]G. Системоутворююче відношення R відповідальне за цілісність системи і може бути інтерпретоване як структура системи з властивістю інваріантності [80].

Утворені шляхом довільної декомпозиції частини системи, які мають аналогічні системні, властивості, носять назву підсистем; об’єднання декількох систем, наділене системною властивістю, ¾ надсистемою чи системою вищого порядку (рангу).

Пiдсистеми являють собою виділені за певною спільною ознакою взаємопов’язані підмножини елементів системи, що виконують функціонально завершені перетворення і мають певну автономність. Будь-яка підсистема, властивості якої однозначно визначені, може розглядатися як елемент системи.

Співвідношення: надсистема Þ система Þ підсистема Þ елемент задається рангом об’єкту чи процесу, який ми розглядаємо як систему базову, тобто залежатиме від способу декомпозиції і точки зору. Система, в склад якої входить базова система, буде по відношенню до неї надсистемою.

Поведінка елемента та його вплив на інші елементи визначається структурою системи та залежить від розташування та взаємозв’язку елементів, їх кількісних та якісних характеристик.

Під структурою системи будемо розуміти впорядковану певним чином множину елементів та зв’язків між ними, яка є інваріантною на всьому інтервалі дослідження системи і відображає сукупність властивостей, що є суттєвими з точки зору поставленої мети. Тип структури системи, поряд з головною функцією (призначенням) та внутрішніми функціями системи, відноситься до основних характеристик системи.

Зв’язок є одним з фундаментальних понять в системному підході. Розрізняють внутрішні (структурні) та зовнішні зв’язки. Завдяки структурним зв’язкам між елементами системи, вона існує як єдине ціле. Це вид відносин між елементами, який проявляється як певний обмін (взаємодія). Структурні зв’язкивідображають закони функціонування системи. Зміна зв’язків між елементами системи (без будь-яких інших змін) приводить до виникнення зовсім іншої системи з новими властивостями. Зовнішні зв’язки системи – це її зв’язки із зовнішнім (оточуючим) середовищем. Визначення зовнішніх зв’язків дозволяє виділити систему із зовнішнього середовища.

Під оточуючим (зовнішнім) середовищем розуміють сукупність елементів зовнішнього світу, які не входять до складу системи, але впливають на її поведінку або властивості.

Немислимо розглядати систему без оточуючого (зовнішнього) середовища, оскільки її властивості формуються та проявляються в процесі взаємодії з ним. У самому загальному плані стан системи – це сукупність її властивостей, які визначають характер взаємодії системи із зовнішнім середовищем.

Будь-яка система має входи та виходи. Входом називають дискретну або неперервну множину “контактів” (елементів), крізь які дії (впливи) середовища передаються системі [34, с.5]. Вихід¾ це множина “контактів”, крізь які система діє на середовище. Будь-який елемент системи має принаймні один вхід і один вихід. Системи, які таку взаємодію здійснюють, називають відкритими; ті, які такої взаємодії не мають ¾ закритими. Середовищем однієї з підсистем системи можуть виступати інші підсистеми цієї ж системи (всі або частина), а також сторонні системи, з якими вона взаємодіє.

Взаємодія може полягати у передаванні речовини, енергії, інформації або комбінації цих компонентів. Відповідно говорять про речовинний, енергетичний, інформаційні обміни (метаболізм) між системою та середовищем, яке в свою чергу представляє собою систему [34, с. 5]. Результатом цієї взаємодії за наявної структури системи є певний стан системи, під яким розуміють впорядковану сукупність значень внутрішніх і зовнішніх параметрів, які визначають характер процесів, що протікають у системі. Множина станів системи може бути кінцева, злічена або континуальна. Розгорнуту в часі послідовність реакцій системи на зовнішні дії називають поведінкою системи.

Отримання певного типу обміну між системою і середовищем є метою створення довільної технічної системи. Будь-яка технічна система створюється для виконання деякого комплексу корисних функцiй (дій на середовище), досягнення певних цілей. Об’єкти функцій лежать за межами системи, тому можна говорити про те, що метою створення системи завжди є реалізація певних зовнішніх функцій, тобто дій системи на елементи зовнішнього середовища. Призначення системи відбивається її головною функцією. Виконання зовнішніх функцій системи забезпечується її структурою і взаємодіями елементів системи між собою. Ці взаємодії називають внутрішніми функціями системи.

Розгляд об’єкта дослідження як системи передбачає врахування основних властивостей системи, зокрема:

· розгляд з позицій цілісності, тобто розуміння того, що властивості системи в цілому не можна зрозуміти та описати без знання властивостей її частин, у той же час властивості системи в цілому – це не просто сума властивостей окремих її елементів, а нові, інтегративні властивості, прояв яких може бути як синергетичним (більшим за корисністю від арифметичної суми проявів властивостей окремих елементів), так і емерджентним (приводити до виникнення нових станів системи, не притаманних їй раніше);

· розгляд з позицій складності – врахування при описі системи складності її поведінки, внаслідок складних взаємозв’язків між параметрами елементів системи (зміна одного параметра викликає зміну іншого), а також впливів зовнішнього середовища у вигляді збурень стохастичного типу;

· врахування впливів зовнішнього середовища на прояв властивостей системи і зворотньо;

· врахування інваріантності властивості структурності (структура притаманна кожній системі), з якої випливає можливість аналізу елементів системи та їх взаємозв’язків у рамках конкретної структури;

· множинність опису – можливість опису системи багатьма способами (моделями), кожна з яких відбиває її певний аспект.

· Великій кількості об’єктів дослідження (виробничі процеси, технічні комплекси, системи управління тощо) притаманні риси, які дозволяють віднести їх до категорії складних систем. Це такі риси, як:

· наявність великої кількості різноманітних елементів у системі, які виконують різнорідні функції;

· наявність великої кількості інформаційних та фізичних зв’язків із зовнішнім середовищем та між елементами системи;

· наявність багаторівневої ієрархічної структури;

· стохастичність поведінки. Ця риса зумовлена наявністю в системі джерел спеціальних випадкових процесів, а також численністю різноманітних другорядних процесів. Тому її поведінка часто виявляється несподіваною для дослідника, причому цю несподіваність вигідніше розглядати як випадковий фактор і трактувати, як зашумленість, чим визначати механізм другорядних процесів, що відбуваються у складній системі;

· нестаціонарність – еволюція системи в часі (зміна структури та складу в процесі функціонування). Чим складніша система, тим рельєфніше проявляється ця риса.

Під складною системоюбудемо розуміти обмежену в просторі та стійку в часі множину структурно взаємопов’язаних і функціонально залежних систем (підсистем),яка є цілісним утворенням і підкоряється у своїй поведінці принципам фізичності, модельованості і цілеспрямованості [34, с. 7 - 20].

Принцип фізичності стверджує, що будь-якій системі, незалежно від її природи, притаманні фізичні закономірності (деколи унікальні), які повністю визначають внутрішні причинно-наслідкові зв’язки, існування і функціонування системи. Принцип фізичності містить декілька постулатів, а саме:

· постулат цілісності, який говорить про те, що система нетотожна жодному зі своїх елементів. При організації підсистем у систему відбувається об’єднання властивостей, при цьому одні властивості підсилюються, інші ¾ послаблюються аж до зникнення, і на певному рівні виникають нові, системні властивості;

· постулат автономності, який відбиває той факт, що складні системи мають автономну просторово-часову метрику (групу перетворень) і внутрішні системні закони збереження, які визначаються фізичним змістом та устроєм системи, і не залежать від зовнішнього середовища.

Принцип модельованості випливає з таких властивостей системи, як структурність і множинність опису, і говорить про те, що складна система може бути представлена кінцевою множиною моделей, кожна з яких відбиває певну сторону її сутності. Прикладне значення принципу модельованості полягає в тому, що певні властивості системи можуть бути досліджені за допомогою її спрощених моделей.

Модель, орієнтована на відбиття певної групи властивостей системи, завжди простіша за саму систему. Спроба створення повної моделі у випадку складної системи взагалі позбавлена змісту, оскільки внаслідок теореми Тьюринга-Черчя про невичисленість предикатів [47; 107, с. 23] така модель за своєю складністю не поступатиметься самій системі. Кожна модель є стабільною і незалежною від інших моделей, що відбивається постулатами додатковості і невизначенності, які разом з постулатом дії входять у склад принципу модельованості:

· постулат додатковості відбиває множинність і альтернативність проявів системних властивостей складних систем: Складні системи в різних середовищах (обставинах, ситуаціях) можуть проявляти різні, в тому числі альтернативні, системні властивості, де під альтернативними розуміють властивості, несумісні з жодною ситуацією окремо;

· постулат дії визначає пороговий характер відгуку системи: Реакція системи на зовнішні дії має пороговий характер. Поріг виступає функцією кількості речовини, енергії, інформації; стабільність системи (тобто поріг чутливості на зовнішні впливи) збільшується до певної межі по мірі зростання складності системи, подальше зростання складності може вимагати перебудови системи:

· постулат невизначеності визначає точність визначення властивостей системи: Максимальна точність визначення (вимірювання) властивостей системи залежить від притаманного даній системі інтервалу невизначеності. В межах цього інтервалу збільшення точності визначення однієї властивості буде тягнути за собою обов’язкове зменшення точності визначення іншої властивості. Так, у випадку частотно-модульованого радіолокаційного сигналу вимірюється лінійна функція координати і швидкості. Точність оцінки цієї функції є системний інваріант, який визначає межу точності визначення координати і швидкості окремо. Виграш в одному неминуче призводить до програшу в іншому.

Принцип цілеспрямованості відбиває характер поведінки системи. Цілеспрямованість ¾ це функціональна тенденція системи на досягнення певного стану чи підсилення (послаблення) певного процесу. При цьому система здатна протидіяти зовнішнім впливам, використовувати середовище у своїх цілях. Сукупність функцій складної системи підсилює або зберігає процеси, що стимулюють певний стан системи. З принципу цілеспрямованості витікає постулат вибору: складні системи посідають область вибору і здатні вибирати поведінку, тобто реакцію системи на зовнішні впливи, в залежності від внутрішніх критеріїв вибору. Ніяке апріорне знання не дозволяє однозначно передбачити цей вибір.

З принципу цілеспрямованості та постулату додатковості випливають такі властивості складної системи, як здатність до розвитку та здатність до навчання.