Классификация систем. Система обладает рядом свойств.

Основание классификации	система
вид	характеристика
Субстанциональный уровень системы
Природа системы	Физическая     Техническая   Кибернетическая   Химическая     Биологическая   Социальная     Интеллектуальная	Cовокупность физических элементов, интегри- рованных на физических законах (поезд, мост, космические объекты) Cовокупность деталей, техническое устройство (станок, конвейер, техническое устройство) Множество взаимосвязанных объектов — эле- ментов системы, способных воспринимать, за- поминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться информацией (автопилот, регулятор температуры в холодильнике, ЭВМ, человеческий мозг, живой организм, биологи- ческая популяция, человеческое общество) Множество элементов, взаимосвязанных хими- ческими связями (молекула, химическое соеди- нение) Множество элементов, взаимосвязанных хими- ческими связями (молекула, химическое соеди- нение) Организмы или их сообщества (растение, жи- вотное) Общество или некоторая его составляющая, развивающаяся как целое (государство, эконо- мика, законодательство) Знание, способы познания и мышления (методы научного познания, математика)
Способ существования системы	Абстрактная   Материальная	Единство некоторых символов или знаков (те- ория, система исчисления) Совокупность материальных явлений (город, горная система)
Характер детерминации	Стохастическая, вероятностная Детерминированная	Поведение носит вероятностный характер (це- нообразование, игра) Поведение предопределено (падение предме- тов)
Происхождение систем	Естественная   Искусственная Естественно- искусственная	Возникает и развивается естественно, без вме- шательства человека Возникает и развивается благодаря человеку Возникает и развивается естественно и путем вмешательства человека
Масштабы	Микромасштабная   Макромасштабная Метасистема Мегосистема	Относительно небольшое образование (малая или контактная группа, вирусы) Значительное по размеру образование Сверхбольшое образование (общество, планета) Бесконечное по размеру образование (Вселен- ная)
Уровень строения системы
Количество элементов	Одноклеточная Бинарная Тринарная   Четырехэлементная   Многоэлементная	Состоит из одного элемента (Земля, клетка) Состоит из двух элементов (Земля — Луна) Состоит из трех элементов (системы треуголь- ники) Состоит из четырех элементов (футбольное поле) Состоит из многих элементов (план города)
Степень открытости	Открытая   Закрытая	Открыта для воздействия внешней среды (де- мократическое общество) Закрыта для воздействия внешней среды (то- талитарное общество)
Характер взаимодействия элементов	Координационная     Иерархическая Координационно- иерархическая	Элементы отличаются равноправием (друж- ба, отделы одного уровня в системе управле- ния) Элементы соподчинены (система управления) Объединяет равноправные и неравноправные элементы (общество)
Степень организован- ности	Недостаточно орга- низованная система, или хаос-система Суммативная   Организованная   Заорганизованная	Переходная экономика, реорганизуемое предприятие, кризис   Неразвитое взаимодействие между элемента- ми (империя Александра Македонского) Выраженные организационными структура- ми (правительство, предприятие) Однозначно предопределенное поведение элементов (армия, тюрьма)
Степень сложности системы	Простая   Сложная   Сверхсложная	Состоит из небольшого числа элементов и связей между ними (телефонный абонент) Включает в себя большое число простых сис- тем (телефонная станция) Включает в себя большое число сложных систем (телефонная связь)
Тип структуры	Линейная   Сотовая   Иерархическая Смешанная	Линейная структура взаимосвязи элементов (цепь, участок метро) Разветвленные связи, множество путей про- хождения информации (связь) Соподчинение элементов (власть) Наличие всех типов структуры (предприятие)
Наличие информации о строении системы	“Черный ящик” “Серый ящик”   “Белый ящик”	С неизвестным строением С наличием некоторой информации о ее строении С известным строением
Уровень функционирования системы
Характер воспроизвод- ства	Воспроизводимая окружающей средой Воспроизводящая себе подобных	Последствия любых действий   Животные, растения
Количество функций	Монофункциональная Полифункциональная	Реализация одной функции (контроль) Реализация одновременно нескольких функ- ций (система управления)
Характер размещения	Плоскостная Трехмерно-простран- ственная система Многомерная	Размещена в плоскости (земельный участок) Городская среда   Социальная технология
Равновесие	Равновесная Неравновесная	Сохранение равновесия (рынок) Нарушение равновесия (конфликт)
Цель	Одноцелевая   Многоцелевая	Ориентирована на достижение одной цели (карьера, система обслуживания) Направлена на достижение нескольких целей (человек, многопрофильная фирма)
Эффективность	Неэффективная   Средней эффективности Эффективная	Отличается низкой эффективностью (погрузка неподготовленными людьми) Свойственна выраженная эффективность (груз- чик) Со значительной эффективностью (автопогруз- чик)
Результат	С нулевым результатом Результативная   С высоким результатом	Не имеет результата (пассивный работник)   Отличается результативностью (активный ра- ботник) Высокий синергетический результат (работого- лик)
Уровень развития системы
Способность приспосабли- ваться	Адаптивная     Неадаптивная	Способность приспосабливаться, не теряя своей идентичности (успевающие студенты первого курса) Не обладает способностью приспосабливаться (неуспевающие студенты первого курса)
Способность к движению (скорость)	Статическая Динамическая	Статические, неменяющиеся образования (скала) Характеризуется изменяемостью (экономика наи- более развитых стран)
Вектор развития	Восходящего развития   Нисходящая     Стабильная	Свойственен рост показателей развития с той или иной скоростью (экономика периода подъе- ма, политики с нарастающими рейтингами) Присуще падение показателей развития с той или иной скоростью (кризисная экономика, по- литики с падающей поддержкой электората) Свойственно сохранение показателей (системы устойчивого развития)
Способность самовос- производства	Неорганическая   Органическая	Неспособность к самовоспроизводству (механи- ческие, технические системы) Способность к самовоспроизводству (организмы)
Этап развития	Система- зародыш   Детская Молодая   Зрелая     Кризисная   Переходная   Деградирующая	Находится на стадии возникновения (зароды- ши) На стадии становления (ребенок, новое государ- ство) В процессе достижения зрелости (молодежь, мо- лодое государство) Соответствует всем качествам зрелости (чело- век среднего возраста, развитое демократичес- кое государство) В процессе падения показателей, разрушения и перестройки (кризисная экономика) Переходит из одного состояния в другое (укра- инская экономика) Доминирование процессов ухудшения показа- телей и разрушения (экономика Украины нача- ла 90-х годов)
Траектория развития	Линейная   Нелинейная	Подчиняется линейной функции развития (ли- нейные зависимости) Подчиняется нелинейным функциям развития (население планеты)

Вопрос

Система обладает рядом свойств.

Свойства системы – это качества элементов, дающие возможность количественного описания системы, выражения ее в определенных величинах.

Базовые свойства систем сводятся к следующему:

– система стремится сохранить свою структуру (это свойство основано на объективном законе организации – законе самосохранения);

– система имеет потребность в управлении (существует набор потребностей человека, животного, общества, стада животных и большого социума);

– в системе формируется сложная зависимость от свойств входящих в нее элементов и подсистем (система может обладать свойствами, не присущими ее элементам, и может не иметь свойств своих элементов). Например, при коллективной работе у людей может возникнуть идея, которая бы не пришла в голову при индивидуальной работе; коллектив, созданный педагогом Макаренко из беспризорных детей, не воспринял воровства, матерщины, беспорядка, свойственных почти всем его членам.

Помимо перечисленных свойств большие системы обладают свойствами эмерджентности, синергичности и мультипликативности.

Свойство эмерджентности – это 1) одно из первично-фундаментальных свойств больших систем, означающее, что целевые функции отдельных подсистем, как правило, не совпадают с целевой функцией самой БС; 2) появление качественно новых свойств у организованной системы, отсутствующих у ее элементов и не характерных для них.

Свойство синергичности – одно из первично-фундаментальных свойств больших систем, означающее однонаправленность действий в системе, которое приводит к усилению (умножению) конечного результата.

Свойство мультипликативности – одно из первично-фундаментальных свойств больших систем, означающее, что эффекты, как положительные, так и отрицательные, в БС обладают свойством умножения.

Каждая система имеет входное воздействие, систему обработки, конечные результаты и обратную связь

Важнейшие свойства системы: структурность, взаимозависимость со средой, иерархичность, множественность описаний (табл. 1).

Ограниченность системы представляет собой первое и изначальное ее свойство. Это необходимое, но не достаточное свойство. Если совокупность объектов ограничена от внешнего мира, то она может быть системной, а может и не быть ею. Совокупность становится

системой только тогда, когда она обретает целостность, т.е. приобретает структурность, иерархичность, взаимосвязь со средой. Система как целостность характеризуется системным способом бытия, которое включает ее внутреннее бытие, связанное со структурнойорганизацией, и внешнее бытие — функционирование. Целостность, как известно, не сводима к своим составным частям. Здесь всегда наблюдается потеря качества. Поскольку научное описание объекта предполагает процедуры мысленного расчленения целостности, то

целостность представляет собой некоторое множество описаний. Отсюда многообразие определений системы: структурированное множество; множество, взаимодействующее с окружением; упорядоченная целостность и т.д.

Вопрос

Свойства систем. Структурные свойства: иерархическая упорядоченность, централизация, вертикальная целостность и горизонтальная обособленность.

К основным структурным свойствам относятся: иерархическая упорядоченность, централизация, вертикальная целостность и горизонтальная обособленность.

Иерархичность
Закономерность иерархичности заключается в том, что любую систему можно представить в виде иерархического образования. При, этом на всех уровнях иерархии действует закономерность целостности. Более высокий иерархический уровень объединяет элементы нижестоящего и оказывает на них направляющее воздействие. В результате подчиненные члены иерархии приобретают новые свойства, отсутствовавшие у них в изолированном состоянии. А возникшее в результате объединения нижестоящих элементов новое целое приобретает способность осуществлять новые функции (проявляется закономерность эмерджентности), в чем и состоит цель образования иерархий. Эти особенности иерархических систем наблюдаются как на биологическом уровне развития Вселенной, так и в социальных организациях, при управлении предприятием, объединением или государством, а также при представлении замысла проектов сложных технических комплексов и т. и.
Использование иерархических представлений оказывается полезным в случае исследования систем и проблемных ситуаций с большой неопределенностью. При этом происходит как бы расчленение «большой» неопределенности на более «мелкие», лучше поддающиеся исследованию. Даже если эти мелкие неопределенности не удастся полностью раскрыть и объяснить, то все же иерархическое упорядочение частично снимает общую неопределенность и обеспечивает, по крайней мере, более эффективное управляющее решение.

Централизация — Централизованная система — это такая, в которой один элемент или подсистема играет главную (доминирующую) роль в функционировании всей системы. Эта часть системы называется ведущей или центром системы. При этом малые изменения в ведущей части вызывают значительные изменения в системе. Существуют как централизованные, так и децентрализованные (распределенные) системы. При этом речь идет о функциональном влиянии центра, определяющем назначение системы. Например, в измерительном приборе центр – датчик, в автомобиле – двигатель, в компьютере центр отсутствует (одинаково важны и процессор и память). Высокоорганизованные системы, также могут не быть централизованными. Например, человек имеет осевую симметрию (одинаково важны сердце и мозг).

Горизонтальная обособленность системы - Количество связей между подсистемами одного уровня, их зависимость и интегрированность по горизонтали.

Вопрос

Свойства систем. Динамические свойства: систематизация, изоляция, рост, стабильность, адаптивность, инерционность

К основным динамическим свойствам относятся - систематизация, изоляция, рост, стабильность, адаптивность, инерционность

Систематизация

Изоляция

Стабильность- Сохранение структуры, свойств, функций в течение заданного промежутка времени (времени жизни системы, степень (уровень) стабильности. О стабильности системы можно говорить относительно некоторых ее свойств (величин, переменных), если они стремятся сохраниться в опре деленных пределах. Система может быть стабильной в одном отношении и нестабильной в другом.

Адаптивность системы заключается в способности системы сохранять свои функции при воздействии окружающей среды, т.е. реагировать на среду так, чтобы получить благоприятные последствия для деятельности системы (обучение, эволюция).

Подчеркнем, что речь идет о функциональной адаптивности. Все системы в той или иной степени адаптивны: наименее адаптивны неживые системы; более адаптивны – биологические (живые системы) и технические системы; наиболее адаптивны социальные и организационно-технические системы. Свойство адаптивности тесно связано с живучестью систем, которая состоит в способности сохранять равновесие со средой.

Инерционность

Инерционность системы состоит в конечном времени (не равном нулю) реагирования

системы на возмущающее (входное) воздействие. Инерционность приводит к задержкам и искажениям входных воздействий. Все системы в той или иной степени инерционны. Наименее инерционны неживые системы (атомные и молекулярные), затем идут биосистемы и технические системы; наиболее инерционны социальные и организационно- технические системы. Свойство инерционности тесно связано с такими свойствами систем и их элементов как быстродействие, жесткость, адаптируемость, стабильность и другие. Изменение свойств организационно-технических систем обусловлено объективными изменениями, происходящими в процессе развития (эволюция), и субъективными, т.е. планируемыми людьми (директивными). В силу этого существенное значение имеет полнота информации о системах. Неполнота (нечеткость) информации о системе может привести к существенному изменению ее динамических свойств (например, увеличить инерционность, замедлить рост, снизить адаптивность и т. д). Решающим

обстоятельством, оказывающим влияние на развитие таких систем, является установление оптимальных пропорций, в том числе временных, между эволюционными и директивными изменениями.

Динамические свойства проявляются в полной мере, если промежуток времени, в течение которого изучается система, превышает время отклика, и если возмущающее воздействие превышает некоторый порог.

8 вопрос

Свойства, характеризующие описание и управление системой: неполнота (нечеткость) информации, многоцелевой (многокритериальный) характер описания, неоднозначность оценок оптимальности.

Вопрос

Классификация систем по сложности.
Существует ряд подходов к разделению систем по сложности, и, к сожалению, нет единого определения этому понятию, нет и четкой границы, отделяющей простые системы от сложных. Разными авторами предлагались различные классификации сложных систем.
Например, признаком простой системы считают сравнительно небольшой объем информации, требуемый для ее успешного управления. Системы, в которых не хватает информации для эффек-тивного управления, считают сложными.
Г.Н. Поваров оценивает сложность систем в зависимости от числа элементов, входящих в систему:
o малые системы (10-10³ элементов);
o сложные (10⁴-10⁶);
o ультрасложные (10⁷-10³⁰ элементов);
o суперсистемы (10³⁰-10²⁰⁰ элементов).
В частности, Ю.И. Черняк сложной называет систему, которая строится для решения многоцелевой, многоаспектной задачи и отражает объект с разных сторон в нескольких моделях. Каждая из моделей имеет свой язык, а для согласования этих моделей нужен особый метаязык. При этом подчеркивалось наличие у такой системы сложной, составной цели или даже разных целей и притом одновременно многих структур (например, технологической, административной, коммуникационной, функциональной и т. д.).
B.C. Флейшман за основу классификации принимает сложность поведения системы.
Одна из интересных классификаций по уровням сложности предложена К. Боулдингом (таблица 1). В этой классификации каждый последующий класс включает в себя предыдущий.
Условно можно выделить два вида сложности: структурную и функциональную.
Структурная сложность. Ст. Вир предлагает делить системы на простые, сложные и очень сложные.
Простые - это наименее сложные системы.
Сложные - это системы, отличающиеся разветвленной структурой и большим разнообразием, внутренних связей.

Таблица 1. Классификация систем по уровню сложности К. Боулдинга.

Очень сложная система - это сложная система, которую подробно описать нельзя.
Несомненно, что эти деления довольно условны и между ними трудно провести границу. (Здесь сразу вспоминается вопрос: с какого количества камней начинается куча?)
Позднее Ст. Вир предложил относить к простым системам те, которые имеют до 10³ состояний, к сложным - от 10³ до 10⁶ состояний и к очень сложным - системы, имеющие свыше миллиона состояний.
Одним из способов описания сложности является оценка числа элементов, входящих в систему (переменных, состояний, компонентов), и разнообразия взаимозависимостей между ними. Например, количественную оценку сложности системы можно произвести, сопоставляя число элементов системы (n) и число связей (m) по следующей формуле:
где n(n -1) - максимально возможное число связей.
Можно применить энтропийный подход к оценке сложности системы. Считается, что структурная сложность системы должна быть пропорциональна объему информации, необхо-димой для ее описания (снятия неопределенности). В этом случае общее количество информации о системе S, в которой априорная вероятность появления i-го свойства равна p(s_i), определяется как

Функциональная сложность. Говоря о сложности систем, Ст. Вир отразил только одну сторону сложности - сложность строения - структурную сложность. Однако следует сказать и о другой сложности систем - функциональной (или вычислительной).
Для количественной оценки функциональной сложности можно использовать алгоритмический подход, например количество арифметико-логических операций, требуемых для реализации функции системы преобразования входных значений в выходные, или объем ресурсов (время счета или используемая память), используемых в системе при решении некоторого класса задач.
Считается, что не существует систем обработки данных, которые могли бы обработать более чем 1.6 • 10¹⁷ бит информации в секунду на грамм своей массы. Тогда гипотетическая компьютерная система, имеющая массу, равную массе Земли, за период, равный примерно возрасту Земли, может обработать порядка 10⁹⁸ бит информации (предел Бреммермана). При этих расчетах в качестве информационной ячейки использовался каждый квантовый уровень в атомах, образующих вещество Земли. Задачи, требующие обработки более чем 10⁹³ бит называются трансвычислительными. В практическом плане это означает, что, например, полный анализ системы из 100 переменных, каждая из которых может принимать 10 разных значений, является трансвычислительной задачей.
Пример. Если система имеет два входа, которые могут находиться в двух возможных состояниях, то возможных вариантов состояния - четыре. При 10 входах вариантов уже 1024, а при 20-ти (что соответствует маленькой реальной сделке) — вариантов уже 2²⁰. Когда имеется реальный оперативный план небольшой корпорации, в котором хотя бы тысяча независимых событий (входов), то вариантов получается 2¹⁰⁰⁰! Значительно больше предела Бреммермана.
Кроме того, выделяют такой тип сложности, как динамическая сложность. Она возникает тогда, когда меняются связи между элементами. Например, в коллективе сотрудников фирмы может время от времени меняться настроение, поэтому существует множество вариантов связей, которые могут устанавливаться между ними. Попытку дать исчерпывающее описание таким систе-мам можно сравнить с поиском выхода из лабиринта, который полностью изменяет свою конфигурацию, как только вы меняете направление движения. Примером могут служить шахматы.
Малые и большие, сложные и простые. Авторы книги предлагают рассматривать четыре варианта сложности систем
1) малые простые;
2) малые сложные;
3) большие простые;
4) большие сложные.
При этом выделение системы того или иною класса в одном и том же объекте зависит от точки зрения на объект, т. е. от наблюдателя.
Примеры:
1. Давно известно что обыватели всегда готовы давать советы в области воспитания, лечения, управления страной - для них это всегда малые простые системы. Тогда как для воспитателей, врачей и государственных деятелей - это большие сложные системы.
2. Исправные бытовые приборы для пользователя малые простые системы, но неисправные - малые сложные. А для мастера те же неисправные приборы - малые простые системы.
3. Шифрозамок для хозяина сейфа малая простая система, а для похитителя - большая простая.
Таким образом, один и тот же объект может быть представлен системами разной сложности. И это зависит не только oт наблюдателя, но и от цели исследования. В связи с этим, В. А. Карташев пишет: «Первичное рассмотрение даже самых сложных образований на уровне установления их основных, главных отношений приводит к понятию простой системы»
Пример. При стратифицированном описании предприятия на самой верхней страте оно может быть описано в виде малой простой системы в виде «черного ящика» с основными ресурсами на входе и продукцией на выходе.