Классификация систем. По степени сложности структуры выделяют простые и сложные системы, иногда в отдельный класс сводят так называемые «большие» системы — совокупность разнородных

По степени сложности структуры выделяют простые и сложные системы, иногда в отдельный класс сводят так называемые «большие» системы — совокупность разнородных сложных систем со сравнительно слабыми связями между ними.

Характеристики «сложности» систем многообразны и сопровождаются одновременно многими специфическими чертами, такими, как:

• многокомпонентность системы (большое число элементов, связей, большие объемы циркулирующей информации, др.);

• многообразие возможных форм связей элементов (разнородность структур древовидных, иерархических,);

• многокритериальность, т.е. наличие ряда разноплановых (в том числе противоречивых) критериев;

• многообразие природы элементов, составляющих систему;

• высокий динамизм поведения системы и ее структурных характеристик и др.

Весьма характерным для сложных систем является то обстоятельство, что, независимо от природы исследуемой системы, при решении задач управления используются одни и те же абстрактные модели, составляющие сущность системного подхода, позволяющие определить пути продуктивного исследования сложных систем любой природы и любого назначения.

Как и для любых систем, основной чертой сложных систем традиционно считается целостность, или единство системы, холизм, проявляющийся в наличии у всей системы общей цели, назначения. Поэтому системы, отдельные составные части которых не взаимодействуют со всей системой в плане подчинения единой цели, не относятся к классу сложных систем, исследуемых в кибернетике.

Для сложных систем целостность характеризуется еще рядом свойств и особенностей, ее многогранность выражается понятиями: дифференциация, интеграция, симметрия, полярность и др. Дифференциация отражает свойство расчлененности целого, проявление разнокачественности ее частей. Противоположное понятие — интеграция — связано с объединением совокупности соподчиненных элементов в единое образование.

Симметрия и асимметрия выражают степень соразмерности в пространственных и временных связях системы. Любая кибернетическая система обладает всеми характерными признаками целостности. Из принципа симметрии и полярности следуют важные заключения о свойствах структуры и процессов исследуемых кибернетикой систем и моделей.

По содержанию понятия «элемент» можно выделить две большие группы систем: абстрактные и конкретные. Абстрактными системами называются такие, все элементы которых являются понятиями. Примером абстрактных систем являются логические, условные, философские и т.д. Конкретными системами являются те, в которых хотя бы два элемента являются объектами. Среди конкретных систем выделяются следующие классы: физические, биологические, социальные, искусственные; каждый из этих классов можно разделить на более узкие группы.

По сложности поведения выделяются следующие типы конкретных систем:

• автоматические системы, которые могут реагировать на внешние воздействия только детерминировано, например, часы.

• решающие системы, которым присущ акт решения; они имеют постоянные стохастические критерии различения случайных сигналов. Примерами могут служить радиолокационная станция, рецепторные механизмы организмов;

• самоорганизующиеся системы имеют гибкие критерии различения сигналов и гибкие реакции на воздействия, приспосабливающиеся к заранее неизвестным сигналам и воздействиям. Примеры — простейшие организмы и некоторые кибернетические системы.

• предвидящие системы имеют столь высокоорганизованную структуру и большие объемы запоминающих устройств, что сложность их поведения превосходит сложность внешних нецеленаправленных воздействий. Такие системы могут изучать исходы взаимодействий - до данного момента и на основе этого изучения «предвидеть» дальнейший ход событий. (Например — человек.)

Классификация систем по степени противоречия целей связана с рассмотрением взаимодействия системы и внешней среды. Если рассматривать среду как некоторую систему В, то возможны три случая:

1) цель системы В такова, что она в той или иной степени способствует достижению цели системы А; 2) цель системы В такова, что она в той или иной степени препятствует системе А в достижении ее цели; 3) система В индифферентна по отношению к системе А.

В общей теории систем рассматривается упорядоченная теоретическая основа для описания общих взаимосвязей реального мира. Очевидно, что для создания такой основы имеется большое количество материала, которое можно использовать. В различных научных дисциплинах имеются теоретические построения, которые обладают сходными чертами. Можно разработать модели, которые пригодны для исследования многих систем, в том числе физических, биологических, социальных, а также систем поведения (бихевиористских систем). Главной, но пока еще отдаленной целью общей теории систем является создание некоторой направляющей основы (системы систем, состоящих из систем), которая позволила бы связать все научные дисциплины в полное смысла единое целое.

Одной из наиболее веских причин создания общей теории систем является проблема связи между различными научными дисциплинами. Хотя и существует аналогия между основными методами исследований, каждый из которых является научным методом, результаты исследований в одной области не так часто пересекают границы данной научной дисциплины. Поэтому понятия и гипотезы, разработанные в одной научной области, редко применяются в других областях, где они могли бы, возможно, привести к значительным достижениям. Кажется, что специалисты различных профессий совсем не связаны друг с другом. Например, Боулдинг отмечает: «Физики, следовательно, разговаривают только с физиками, экономисты с экономистами, более того — физики-ядерщики общаются только с ядерщиками, эконометристы с эконометристами. Приходится удивляться тому, что наука не топчется на месте в обществе отшельников, замкнувшихся вчетырех стенах и бормочущих что-то на собственном, только им понятном языке».

Когда рассматриваются различные стороны жизни общества, далекие друг от друга, противоречия идей и трудности, возникающие при общении ученых разных специальностей между собой, возрастают, конечно, в еще большей степени. Эти противоречия особенно усилились вдвадцатом веке, поскольку кроме работ в отдельных областях знания проводились исследования на стыке ряда наук. Такие науки, как социальная психология, биохимия, астрофизика, социальная антропология, экономическая психология и экономическая социология, были созданы для того, чтобы выявить скрытые взаимосвязи прежде полностью изолированных дисциплин. Например, кибернетика являющаяся наукой о связи и управлении, использует достижения вычислительной техники, нейрофизиологии, биологии и других наук. Часто указывают и на исследование операций как на такой подход к решению задач, который основан на совокупном применения многих дисциплин. Еще одним примером науки, использующей многочисленные источники, служит теория информации. Теория организации включает экономику, социологию, технику, психологию, физиологию и антропологию. Способы решения различных проблем и процессы принятия решений становятся главными вопросами, на которые в настоящее время обращается внимание при исследованиях в различных областях. К сожалению, при возникновении «новых» дисциплин на стыке нескольких наук ученые начинают пользоваться жаргоном или своеобразным «внутренним» языком, что также порождает проблему связи между исследователями.

Приведенные примеры возникновения наук на границах других дисциплин показывают, что существует повышенный интерес к созданию общих систематических основ знания. Однако эта тенденция предполагает, что предварительно должны быть разработаны общие теоретические рамки, используя которые, можно интегрировать различные части в единое целое. Чтобы стремление к объединению различных дисциплин не вылилось в оторванные от этих дисциплин методы, необходимо разработать некоторую структуру, объединяющую отдельные дисциплины с учетом их особенностей. Одним из возможных подходов к созданию такой структуры (общей теории систем) может служить выбор явлений, касающихся одновременно различных дисциплин, и построение отражающих эти явления общих моделей. Другой подход может заключаться в построении иерархии уровней сложности для основных типов систем в различных реальных областях. При этом необходимо определить степень абстрагирования при представлении каждого уровня иерархии.

Рассмотрим второй подход, основанный на иерархии Уровней, более детально, так как он ведет к понятию «системы систем», применяемому в большинстве предпринимательских и других организаций. Читатель, несомненно, сможет легко найти примеры для каждого уровня описываемой модели из числа хорошо знакомых ему систем

1. Первый уровень — уровень статической структуры Он мог бы называться уровнем «оснований». Это — география и анатомия Вселенной. Описание этой структуры служит началом систематизированных теоретических знаний почти в любой области науки, так как невозможно создать точную функциональную или динамическую теорию, не имея достоверного описания статических взаимоотношений.

2. Второй уровень иерархии систем представляет собой уровень простой динамической системы с предопределенными, обязательными движениями. Он может быть назван уровнем «часового механизма». С точки зрения человека, солнечная система представляет собой большие часы Вселенной, а исключительно точные предсказания астрономов являются доказательством высокого качества изучаемых ими часов. Большая часть теоретических положений в физике, химии и даже в экономике относится к этой категории.

3. Третьим является уровень механизма управления или, другими словами, кибернетической системы, причем его можно было бы назвать уровнем «термостата». Он отличается от простой системы устойчивого равновесия главным образом тем свойством, что передача и анализ информации составляют существенную часть системы. Примером кибернетического механизма в физиологии является модель гомеостазиса; такие механизмы существуют во всем эмпирическом мире биологии и социологии.

4. Четвертый уровень — «открытая система», самосохраняющаяся структура. Этот уровень, на котором живое начинает отличаться от неживого, может быть назван уровнем клетки.

5. Пятый уровень можно назвать генетически-общественным. Он олицетворяется растением и доминирует в эмпирическом мире ботаника.

6. По мере движения в этой иерархии вверх от мира растений к миру животных постепенно достигается шестой уровень — уровень «животных», который характеризуется наличием подвижности, телеологическим поведением и осведомленностью. У животных развиты специализированные приемники информации (глаза, уши и т. д.), что приводит к значительному увеличению потока входной информации; кроме того, имеются сильно развитые нервные системы, в конечном итоге приводящие к появлению мозга, который формирует из воспринимаемой информации основные черты явления, или «образ». Чем выше организация животных, тем заметнее становится то, что их поведение не является простым ответом на какое-то воздействие, а определяется «образом», или структурой знания, или окружающей обстановкой в целом. Трудности предсказания поведения этих систем возрастают из-за того, что между воздействием и реакцией на него вклинивается образ.

7. Седьмой уровень рассматривает отдельного человека как систему и называется «человеческий». Кроме всех или почти всех характеристик «животных» систем человек обладает самосознанием, которое отличается от простой осведомленности животного. Человеческое воображение помимо того, что оно сложнее, чем у высших животных, обладает свойством самоотражения — человек не только знает, но и осознает, что он знает. Это свойство, по-видимому, тесно связано с явлениями языка и с использованием символов. Феномен устной и письменной речи — возможность создания, восприятия и интерпретации сложных символов в противовес такому простому символу, как предостерегающий крик животного, — наиболее четко отличает человека от его «низших» собратьев.

8. Весьма сложно отделить уровень индивидуального человеческого организма от следующего восьмого уровня социальной организации, поскольку символические образы жизненно важны для отдельного человека, так как его поведение основывается на них. Тем не менее, удобно для некоторых целей выделить отдельного человека как систему из окружающих его общественных систем, и в этом смысле можно сказать, что общественные институты составляют следующий уровень организации. На этом уровне мы должны интересоваться содержанием и значением сообщений, природой и размерами систем, отражением «образов» в летописи истории, тонким символизмом искусства, музыки и поэзии и, наконец, сложной гаммой человеческих эмоций.

9. Чтобы завершить построение структуры иерархии систем, необходимо добавить девятый уровень — трансцендентальные системы, которые характеризуют конечное и абсолютное, неизбежное и непознаваемое, проявляющие определенную структуру и взаимосвязь. Здесь имеется в виду выход за пределы метасистемы, каковой является Вселенная, и погружение в мир непознаваемого, в мир Абсолюта, Логоса, Высшего Разума.

Очевидно, первый уровень иерархии наиболее распространен. Описания статических структур широко известны. Они оказываются полезными при создании теоретической основы для последующего анализа и синтеза. Примеры динамических систем типа «часового механизма», в которых важную роль играет элемент предсказания, можно найти в классических естественных науках, таких, как физика и астрономия. Для наиболее высоких уровней весьма трудно подобрать адекватные теоретические модели. В последние годы возрос интерес к кибернетическим системам с замкнутым контуром управления, или системам типа «термостат». В то же время наблюдается прогресс в области систем с разомкнутым контуром управления, с саморегулирующейся структурой и со способностью к caмовоспроизведению. Едва ли имеются совершенные теоретические модели систем за пределами четвертого уровня, однако компьютерное моделирование систем этого уровня, несомненно, может принести пользу в свете общей теории систем.

Важнейшей чертой общей теории систем является то, что она различает закрытые и открытые системы. Примерно открытой системы служит живой организм, который не является лишь конгломератом отдельных элементов, представляет собой систему, обладающую организацией и целостностью. Организм, являющийся открытой системой, поддерживает свое состояние неизменным, в то время как поступающие в него вещества и энергия изменяются (так называемое состояние «динамического равновесия»). Находясь под влиянием среды и сам, оказывая на нее воздействие, организм приходит в состояние динамического равновесия в условиях существующего окружения. Такое представление о системе в точности соответствует любой организационной структуре. Эта организация представляет собой созданную человеком систему, которая динамически взаимодействует со своим окружением потребителями, конкурентами, профсоюзами, поставщиками, правительством и другими организациями. Кроме того, организацию можно рассматривать как систему взаимосвязанных частей, функционирующих совместно для достижения ряда целей всей организации и отдельных ее частей.

1.3. Системный подход

Локальным решениям, полученным на основе охвата небольшого числа существенных факторов, кибернетика противопоставляет системный подход. Этот подход отличается от традиционного, предусматривающего расчленение изучаемого объекта на составные элементы и определение поведения сложного объекта как результата объединения свойств, входящих в него систем.