1. Въведение в теорията на системите.

2. Понятие и свойства на системата.

3. Елементи на класификацията на системите.

4. Концепцията за системен подход.

5. Системен анализ на транспортните системи.

Обща теория на системите(теория на системите) - научно-методологична концепция за изследване на обекти, които са системи. Тя е тясно свързана със системния подход и е конкретизация на неговите принципи и методи. Първата версия на общата теория на системите е предложена от Лудвиг фон Берталанфи. Основната му идея е да разпознае изоморфизма на законите, управляващи функционирането на системните обекти.

Предмет на изследване в рамките на тази теория е изучаването на:

различни класове, видове и типове системи;

основни принципи и модели на поведение на системите (например принципът на тесното място);

процеси на функциониране и развитие на системите (например равновесие, еволюция, адаптация, инфрабавни процеси, преходни процеси).

В рамките на теорията на системите характеристиките на всяко сложно организирано цяло се разглеждат през призмата на четири основни определящи фактора:

системно устройство;

неговият състав (подсистеми, елементи);

текущото глобално състояние на системна обусловеност;

среда, в границите на която се развиват всички нейни организационни процеси.

В изключителни случаи, освен това, освен изучаването на посочените фактори (структура, състав, състояние, среда), широкомащабни изследвания на организацията на елементи от по-ниските структурно-йерархични нива, тоест инфраструктурата на системата, са допустими.

Обща теория на системите и други системни науки

Самият фон Берталанфи вярваше, че следното научни дисциплиниимат (отчасти) общи цели или методи с теорията на системите:

Кибернетиката е наука за общи моделипроцеси на контрол и предаване на информация в различни системи, било то машини, живи организми или общество.

Теорията на информацията е клон от приложната математика, който аксиоматично дефинира понятието информация, нейните свойства и установява ограничителните отношения за системите за предаване на данни.

Теория на игрите, която анализира, в рамките на специален математически апарат, рационалната конкуренция на две или повече противоположни сили с цел постигане на максимална печалба и минимална загуба.

Теория на решенията, която анализира рационалния избор в рамките на човешките организации.

Топология, която включва неметрични области като теория на мрежите и теория на графите.

Факторен анализ, тоест процедури за идентифициране на фактори в многопроменливи явления в социологията и други научни области.

Фигура 1.1 - Структурата на системологията

Обща теория на системите в тесен смисъл, опитвайки се да изведе от общите дефиниции на понятието "система", редица понятия, характерни за организираните цялости, като взаимодействие, сума, механизация, централизация, конкуренция, крайност и др., и прилагайки ги към конкретни явления...

Приложни системни науки

Обичайно е да се разграничават корелатите на теорията на системите в различни приложни науки, понякога наричани системни науки или системни науки. В приложните системни науки се разграничават следните области:

Системно инженерство, тоест научно планиране, проектиране, оценка и изграждане на системи човек-машина.

Изследване на операциите, тоест научно управление съществуващи системихора, машини, материали, пари и др.

Инженерна психология (англ. Human Engineering).

Теорията на Кърт Люин за поведението на полето.

SMD-методология, разработена в Московския методологически кръг G.P. Shchedrovitsky, неговите ученици и сътрудници.

Интегралната теория за личността на Волф Мерлин, базирана на теорията на Берталанфи.

Теории на индустриалните системи (специфични познания за различни видове системи) (примери: теория на механизмите и машините, теория на надеждността

Система(от старогръцки σύστημα - цяло, съставено от части; връзка) - съвкупност от елементи, които са във взаимоотношения и връзки помежду си, което образува определена цялост, единство.

Според Бертран Ръсел: "Комплектът е съвкупност от различни елементи, мислени като едно цяло"

Система - набор от взаимосвързани елементи

и взаимоотношения помежду си, и формиране на определен сингъл

състояние, почтеност.

Свойството на системата се определя не само и няколко елемента

от неговите компоненти, колко от естеството на връзката между тях.

Системите се характеризират с връзка с околната среда, във връзка с

на които системата проявява своята цялост. Да предоставя

Целостта изисква системата да има ясни граници.

Системите се характеризират с йерархична структура, т.е. всеки

елемент на система от своя страна е система, както и всеки

bya система е елемент от системата повече високо ниво.

елемент- границата на разделяне на системата от гледна точка на аспекта на разглеждане, решението на конкретен проблем, поставената цел.

Връзка- ограничаване на степента на свобода на елементите. Те се характеризират с посока (насочена, ненасочена), сила (силна, слаба), характер (подчинение, поколение, равен, контрол).

Структураотразява определени взаимоотношения, взаимното подреждане на компонентите на системата, нейната структура (структура).

Концепции, характеризиращи функционирането и развитието на системата:

Състоянието е мигновена снимка, „разрез“ на системата, нейното спиране в развитието.

Поведението е начин за преминаване от едно състояние в друго. (Страница 30)

Равновесието е способността на системата при отсъствие на външни смущаващи влияния (или при постоянни влияния) да поддържа състоянието си за произволно дълго време.

Стабилността е способността на системата да се върне в състояние на равновесие, след като е била изведена от външни (вътрешни, при наличие на активни елементи в системата) смущаващи влияния.

Развитието е процес, насочен към промяна на материалните и духовните обекти с цел тяхното подобряване.

Под развитиеобикновено разбирам:

увеличаване на сложността на системата;

подобряване на адаптивността към външни условия (например развитието на тялото);

мащабиране на явлението (напр. развитие лош навик, природно бедствие);

количествен растеж на икономиката и качествено подобряване на нейната структура;

социален прогрес.

Искандер Хабибрахманов пише за рубриката „Пазар на игри“ за теорията на системите, принципите на поведение в тях, взаимовръзките и примерите за самоорганизация.

Живеем в сложен святи не винаги разбираме какво се случва наоколо. Виждаме хора, които стават успешни, без да го заслужават, и такива, които наистина са достойни за успех, но остават в неизвестност. Не сме сигурни за утре, затваряме все повече и повече.

За да обясним неща, които не разбрахме, измислихме шамани и врачки, легенди и митове, университети, училища и онлайн курсове, но изглежда не помогна. Когато бяхме в училище, ни показаха снимката по-долу и ни попитаха какво ще се случи, ако дръпнем връвта.

С течение на времето повечето от нас са се научили да дават правилния отговор на този въпрос. След това обаче излязохме в открития свят и задачите ни започнаха да изглеждат така:

Това доведе до разочарование и апатия. Ние станахме като мъдреците от притчата за слона, всеки от които вижда само малка част от картината и не може да направи правилно заключение за обекта. Всеки от нас има собствено неразбиране на света, трудно ни е да общуваме помежду си и това ни прави още по-самотни.

Въпросът е, че живеем в епоха на двойна промяна на парадигмата. От една страна, ние се отдалечаваме от механистичната парадигма на обществото, наследена от индустриалната епоха. Разбираме, че входовете, изходите и правомощията не обясняват цялото разнообразие на света около нас и често е много по-силно повлиян от социокултурните аспекти на обществото.

От друга страна, огромното количество информация и глобализацията водят до факта, че вместо аналитичен анализ на независими величини, ние трябва да изучаваме взаимозависими обекти, неделими на отделни компоненти.

Изглежда, че нашето оцеляване зависи от способността да работим с тези парадигми, а за това се нуждаем от инструмент, както някога сме имали нужда от инструменти за лов и обработка на земята.

Един от тези инструменти е теорията на системите. По-долу ще има примери от теорията на системите и нейните общи принципи, ще има повече въпроси, отколкото отговори и се надяваме, че ще има малко вдъхновение да научите повече за това.

Теория на системите

Теорията на системите е доста млада наука на кръстопътя на голям брой фундаментални и приложни науки. Това е вид биология от математиката, която се занимава с описанието и обяснението на поведението на определени системи и общото между това поведение.

Има много дефиниции на понятието система, ето едно от тях. Система - съвкупност от елементи във връзка, която формира определена цялост на структура, функция и процеси.

В зависимост от целите на изследването, системите се класифицират:

• по наличието на взаимодействие с външния свят - отворено и затворено;
• по броя на елементите и сложността на взаимодействието между тях - прости и сложни;
• доколкото е възможно да се наблюдава цялостно цялата система - малка и голяма;
• по наличието на елемент на случайност – детерминиран и недетерминистичен;
• по наличието на цел в системата - случайна и целенасочена;
• според нивото на организация - дифузни (случайни разходки), организирани (наличие на структура) и адаптивни (структурата се приспособява към външни промени).

Също така, системите имат специални състояния, изучаването на които дава разбиране за поведението на системата.

• Постоянен фокус. При малки отклонения системата се връща в първоначалното си състояние. Пример е махало.
• Нестабилен фокус. Леко отклонение извежда системата от баланс. Пример е конус, поставен с точка върху маса.
• Цикъл. Някои състояния на системата се повтарят циклично. Пример за това е историята на различни страни.
• Сложно поведение. Поведението на системата има структура, но е толкова сложно, че не е възможно да се предвиди бъдещото състояние на системата. Пример са цените на акциите на борсата.
• хаос. Системата е напълно хаотична, няма структура в нейното поведение.

Често, когато работим със системи, искаме да ги направим по-добри. Затова трябва да си зададем въпроса в какво специално състояние искаме да я докараме. В идеалния случай, ако новото състояние, което ни интересува, е стабилен фокус, тогава можем да бъдем спокойни, че ако успеем, то няма да изчезне на следващия ден.

Сложни системи

Все по-често срещаме сложни системи около нас. Тук не намерих звучащи термини на руски, така че трябва да говоря английски. Има две фундаментално различни концепции за сложност.

Първият (сложност) - означава известна сложност на устройството, което се прилага към фантастични механизми. Този вид сложност често прави системата нестабилна при най-малките промени в околната среда. Така че, ако една от машините спре в завода, тя може да деактивира целия процес.

Втората (сложност) - означава сложността на поведението, например биологично и икономически системи(или техните емулации). Това поведение, напротив, продължава дори при някои промени в средата или състоянието на самата система. Така че, когато основен играч напусне пазара, играчите по-малко ще споделят своя дял помежду си и ситуацията ще се стабилизира.

Често сложните системи имат свойства, които могат да потопят непосветените в апатия и да направят работата с тях трудна и интуитивно неразбираема. Тези свойства са:

• прости правила за сложно поведение,
• ефект на пеперуда или детерминиран хаос,
• поява.

Прости правила за сложно поведение

Свикнали сме с факта, че ако нещо проявява сложно поведение, то най-вероятно е сложно вътрешно. Следователно виждаме модели в случайни събитияи се опитваме да обясним неща, които не разбираме с интригите на злите сили.

Това обаче не винаги е така. Класически пример за проста вътрешна структура и сложна външно поведениее играта "Живот". Състои се от няколко прости правила:

• Вселената е карирана равнина, там е първоначалното подреждане на живите клетки.
• в следващия момент от времето жива клетка живее, ако има двама или трима съседи;
• в противен случай тя умира от самота или пренаселеност;
• в празна клетка, до която има точно три живи клетки, се ражда животът.

Като цяло ще са необходими пет до шест реда код, за да се напише програма, която ще приложи тези правила.

При което тази системаможе да произведе доста сложни и красиви модели на поведение, така че без да виждате самите правила е трудно да ги отгатнете. И със сигурност е трудно да се повярва, че това се реализира с няколко реда код. Може би реалният свят също е изграден върху няколко прости закона, които все още не сме извели, и цялото безкрайно разнообразие се генерира от този набор от аксиоми.

Ефектът на пеперудата

През 1814 г. Пиер-Симон Лаплас предлага мисловен експеримент, който интелигентно съществоспособен да възприема положението и скоростта на всяка частица от Вселената и да знае всички закони на света. Въпросът беше теоретичната способност на такова същество да предсказва бъдещето на Вселената.

Този експеримент предизвика много противоречия в научната общност. Учените, вдъхновени от напредъка в изчислителната математика, са склонни да отговорят на този въпрос утвърдително.

Да, знаем, че принципът на квантовата несигурност изключва съществуването на такъв демон дори на теория и е принципно невъзможно да се предвиди позицията на всички частици в света. Но възможно ли е това в по-прости детерминирани системи?

Всъщност, ако знаем състоянието на системата и правилата, по които те се променят, какво ни пречи да изчислим следващото състояние? От нашето единственият проблемможе да има ограничено количество памет (можем да съхраняваме числа с ограничена точност), но всички изчисления в света работят по този начин, така че това не би трябвало да е проблем.

Не точно.

През 1960 г. Едуард Лоренц създава опростен модел на времето, състоящ се от няколко параметъра (температура, скорост на вятъра, налягане) и закони, по които състоянието в следващия момент от времето се получава от текущото състояние, представляващо набор от диференциални уравнения.

dt = 0,001

x0 = 3,051522

y0 = 1,582542

z 0 = 15,623880

xn + 1 = xn + a (-xn + yn) dt

yn + 1 = yn + (bxn - yn - znxn) dt

zn + 1 = zn + (-czn + xnyn) dt

Той изчислява стойностите на параметрите, показва ги на монитора и изгражда графики. Оказа се нещо подобно (графика за една променлива):

След това Лоренц реши да изгради отново графиката, като вземе някаква междинна точка. Логично е графиката да се окаже абсолютно същата, тъй като първоначалното състояние и правилата за преход не са се променили по никакъв начин. Когато го направи обаче, се случи нещо неочаквано. В диаграмата по-долу синята линия е отговорна за новия набор от параметри.

Тоест в началото и двете графики се приближават много близо, почти няма разлики, но след това новата траектория се движи все по-далеч от старата, започвайки да се държи по различен начин.

Както се оказа, причината за парадокса се крие във факта, че всички данни в паметта на компютъра се съхраняват с точност до шест знака след десетичната запетая и се показват с точност до трета. Тоест, микроскопична промяна в параметъра доведе до огромна разлика в траекториите на системата.

Това беше първата детерминистична система с това свойство. Едуард Лоренц му дава името "Ефектът на пеперудата".

Този пример ни показва, че понякога събития, които смятаме за маловажни, в крайна сметка оказват огромно влияние върху резултатите. Поведението на такива системи не може да бъде предвидено, но те не са хаотични в истинския смисъл на думата, защото са детерминирани.

Освен това траекториите на тази система имат структура. В триизмерно пространство наборът от всички траектории изглежда така:

Това, което е символично, изглежда като пеперуда.

Появата

Томас Шелинг, американски икономист, разглежда карти на разпределението на расовите класове в различни градове в Америка и наблюдава следната картина:

Това е карта на Чикаго и тук различни цветовеизобразява местата на пребиваване на хора от различни националности. Тоест в Чикаго, както и в други градове в Америка, има доста силна расова сегрегация.

Какви изводи можем да направим от това? Първите, които идват на ум: хората са нетолерантни, хората не приемат и не искат да живеят с хора, които са различни от тях. Но дали е така?

Томас Шелинг предложи следния модел. Нека си представим град под формата на кариран квадрат, в килиите живеят хора от два цвята (червен и син).

Тогава почти всеки човек от този град има 8 съседи. Изглежда нещо подобно:

Освен това, ако човек има по-малко от 25% съседи от същия цвят, тогава той произволно се премества в друга клетка. И това продължава, докато всеки жител не е доволен от позицията си. Жителите на този град изобщо не могат да се нарекат нетолерантни, защото имат нужда само от 25% хора, които са точно като тях. В нашия свят те биха били наречени светци, истински пример за толерантност.

Ако обаче започнем процеса на преместване, тогава от произволното местоположение на жителите по-горе, получаваме следната картина:

Тоест получаваме расово сегрегиран град. Ако вместо 25% всеки жител иска поне половината съседи, които са същите като него, тогава ще получим почти пълна сегрегация.

При което този моделне отчита такива неща като наличието на местни храмове, магазини с национална утвар и прочие, които също увеличават сегрегацията.

Свикнали сме да обясняваме свойствата на една система чрез свойствата на нейните елементи и обратно. За сложните системи обаче това често ни води до погрешни заключения, тъй като, както видяхме, поведението на една система на микро и макро ниво може да бъде противоположно. Затова, често слизайки на микрониво, ние се опитваме да дадем всичко от себе си, но се получава както винаги.

Това свойство на системата, когато цялото не може да се обясни със сумата от елементите, се нарича поява.

Самоорганизация и адаптивни системи

Може би най-интересният подклас сложни системи са адаптивните системи или системите, способни да се самоорганизират.

Самоорганизацията означава, че системата променя своето поведение и състояние в зависимост от промените в външен свят, тя се адаптира към промените, непрекъснато се трансформира. Такива системи навсякъде, практически всякакви социално-икономически или биологични, точно като общността на всеки продукт, са примери за адаптивни системи.

А ето и видео с кученца.

Първоначално системата е в хаос, но когато добавите външен стимул, тя става подредена и се появява доста сладко поведение.

Поведение на рояци от мравки

Поведението на рояка от мравки при търсене на храна е отличен пример за адаптивна система, изградена върху прости правила. Когато търси храна, всяка мравка се скита произволно, докато намери храна. След като намери храна, насекомото се връща у дома, маркирайки изминатия път с феромони.

В този случай вероятността за избор на посока при скитане е пропорционална на количеството феромон (силата на миризмата) по дадения път и с течение на времето феромонът се изпарява.

Ефективността на рояка от мравки е толкова висока, че се използва подобен алгоритъм за намиране на оптималния път в графиките в реално време.

В този случай поведението на системата се описва с прости правила, всяко от които е критично важно. Така че случайността на скитането ви позволява да намерите нови източници на храна, а летливостта на феромона и привлекателността на пътя, пропорционална на силата на миризмата, ви позволява да оптимизирате дължината на маршрута (от кратък път, феромонът ще се изпарява по-бавно, тъй като нови мравки добавят своя феромон).

Адаптивното поведение винаги е някъде между хаоса и реда. Ако има твърде много хаос, тогава системата реагира на всяка, дори незначителна промяна и не може да се адаптира. Ако има твърде малко хаос, тогава се наблюдава стагнация в поведението на системата.

Наблюдавал съм това явление в много отбори, когато наличието на ясно длъжностни характеристикии строго регулираните процеси направиха екипа беззъб и всеки шум отвън го извади от коловоза. От друга страна, липсата на процеси доведе до факта, че екипът действаше несъзнателно, не натрупва знания и следователно всичките му несинхронизирани усилия не доведоха до резултат. Следователно изграждането на такава система, а именно това е задачата на повечето професионалисти във всяка динамична област, е вид изкуство.

За да може системата да бъде способна на адаптивно поведение, е необходимо (но не е достатъчно):

• Откритост... Затворената система не може да се адаптира по дефиниция, тъй като не знае нищо за външния свят.
• Наличието на положителни и отрицателни отзиви... Отрицателните вериги за обратна връзка позволяват на системата да остане в благоприятно състояние, тъй като намаляват реакцията на външния шум. Въпреки това, адаптацията е невъзможна без положителни отзиви, които помагат на системата да премине към нова. най-добро състояние... Ако говорим за организации, тогава процесите са отговорни за отрицателната обратна връзка, докато новите проекти са отговорни за положителната обратна връзка.
• Разнообразие от елементи и връзки между тях... Емпирично, увеличаването на разнообразието от елементи и броя на връзките увеличава количеството хаос в системата, така че всяка адаптивна система трябва да има необходимото количество и от двете. Разнообразието също така позволява по-плавен отговор на промяната.

Накрая бих искал да дам пример за модел, който подчертава необходимостта от разнообразие от елементи.

За пчелното семейство е много важно да поддържа постоянна температура в кошера. Освен това, ако температурата на кошера падне под желаната температура за дадена пчела, тя започва да пляска с крила, за да затопли кошера. Пчелите нямат координация и желаната температура е вградена в ДНК на пчелата.

Ако всички пчели имат една и съща желана температура, тогава когато тя падне под, всички пчели едновременно ще размахат крилата си, бързо ще затоплят кошера и след това той също бързо ще се охлади. Температурната графика ще изглежда така:

И ето още една графика, където желаната температура за всяка пчела се генерира на случаен принцип.

Температурата на кошера се поддържа на постоянно ниво, тъй като пчелите са свързани към затопляне на кошера на свой ред, като се започне от най-„замръзващите“.

Това е всичко, накрая бих искал да повторя някои от идеите, които бяха обсъдени по-горе:

• Понякога нещата не са точно такива, каквито изглеждат.
• Отрицателната обратна връзка ви помага да останете на мястото си, положителната обратна връзка ви помага да продължите напред.
• Понякога, за да се справите по-добре, трябва да добавите хаос.
• Понякога прости правила са достатъчни за сложно поведение.
• Оценявайте разнообразието, дори и да не сте пчела.

Лекция 1: Основни понятия на теорията на системите

Термините теория на системите и системен анализ, въпреки период от повече от 25 години на тяхното използване, все още не са намерили общоприето, стандартно тълкуване.

Причината за този факт се крие в динамизма на процесите в областта на човешката дейност и в фундаменталната възможност за използване на системен подход към почти всеки проблем, решен от човек.

Общата теория на системите (GTS) е научна дисциплина, която изучава най-фундаменталните концепции и аспекти на системите. Тя изучава различни явления, абстрахирайки се от тяхната специфичност и базирайки се само на формалните взаимоотношения между различните фактори, които ги изграждат, и на естеството на тяхната промяна под влияние на външни условия, докато резултатите от всички наблюдения се обясняват само с взаимодействието. на техните компоненти, например по естеството на тяхната организация и функциониране, а не чрез пряко разглеждане на природата на механизмите, включени в явленията (било то физически, биологични, екологични, социологически или концептуални)

За OTS обектът на изследване не е „физическата реалност”, а „системата”, т.е. абстрактна формална връзка между основни характеристики и свойства.

При системен подход обектът на изследване се представя като система. Самата концепция за система може да се отнесе към едно от методологическите концепции, тъй като разглеждането на обект се изследва като система или отказът от такова разглеждане зависи от задачата на изследването и самия изследовател.

Има много дефиниции за система.

1. Системата е комплекс от елементи, които взаимодействат.
2. Системата е набор от обекти заедно с връзките на тези обекти.
3. Система - набор от елементи, които са във взаимоотношения или връзки помежду си, образувайки цялост или органично единство (обяснителен речник)

Термините "връзка" и "взаимодействие" се използват в най-широкия им смисъл, включително целия набор от свързани понятия като ограничение, структура, организационна връзка, връзка, зависимост и т.н.

Така системата S е подредена двойка S = (A, R), където A е набор от елементи; R е наборът от връзки между A.

Системата е пълен, интегрален набор от елементи (компоненти), свързани помежду си и взаимодействащи помежду си, така че функцията на системата да може да бъде реализирана.

Изучаването на обект като система включва използването на редица системи от представяния (категории), сред които основните са:

1. Структурното представяне е свързано с разпределението на елементите на системата и връзките между тях.
2. Функционално представяне на системите - изборът на набор от функции (целенасочени действия) на системата и нейните компоненти, насочени към постигане на конкретна цел.
3. Макроскопично представяне - разбиране на системата като неделимо цяло, взаимодействащо с външната среда.
4. Микроскопичното представяне се основава на разглеждането на системата като съвкупност от взаимосвързани елементи. Тя включва разкриване на структурата на системата.
5. Йерархичното представяне се основава на концепцията за подсистема, получена чрез декомпозиция (разлагане) на система, която има системни свойства, които трябва да се разграничават от нейния елемент - неделима на по-малки части (от гледна точка на решавания проблем). Системата може да бъде представена под формата на съвкупности от подсистеми от различни нива, съставляващи системна йерархия, която е затворена отдолу само от елементи.
6. Процедурното представяне предполага разбирането на системния обект като динамичен обект, характеризиращ се с последователността на неговите състояния във времето.

Помислете за дефинициите на други понятия, тясно свързани със системата и нейните характеристики.

Предмет.

Обектът на познание е част от реалния свят, който се обособява и възприема като цяло за дълго време. Обектът може да бъде материален и абстрактен, естествен и изкуствен. В действителност обектът има безкраен набор от свойства от различно естество. На практика в процеса на познанието взаимодействието се осъществява с ограничен набор от свойства, които лежат в пътеките на възможността за тяхното възприемане и необходимостта от целта на познанието. Следователно системата като изображение на обект се задава върху краен набор от свойства, избрани за наблюдение.

Външна среда.

Понятието "система" възниква там, кога и когато материално или спекулативно очертаваме затворена граница между неограничен или ограничен набор от елементи. Тези елементи, със съответната им взаимна обусловеност, които попадат вътре, образуват система.

Тези елементи, които са останали извън границата, образуват множество, което в теорията на системите се нарича "системна среда" или просто "среда" или "външна среда".

От тези съображения следва, че е немислимо да се разглежда една система без нейната външна среда. Системата формира и проявява своите свойства в процеса на взаимодействие с околната среда, като в същото време е водещ компонент на това въздействие.

В зависимост от въздействието върху околната среда и естеството на взаимодействието с други системи, функциите на системите могат да бъдат подредени във възходящ ранг, както следва:

• пасивно съществуване;
• материал за други системи;
• поддръжка на системи от по-висок порядък;
• противопоставяне на други системи (оцеляване);
• усвояване на други системи (разширяване);
• трансформация на други системи и среди (активна роля).

Всяка система може да се разглежда, от една страна, като подсистема от по-висок ред (суперсистеми), а от друга страна, като суперсистема на система от по-нисък ред (подсистема). Например системата "производствен цех" е включена като подсистема в системата от по-висок ранг - "фирма". От своя страна "твърдата" суперсистема може да бъде "корпорация" подсистема.

Обикновено повече или по-малко независими части от системите се явяват като подсистеми, разграничени по определени характеристики, притежаващи относителна независимост, известна степен на свобода.

Съставна част- всяка част от системата, която влиза в определени взаимоотношения с други части (подсистеми, елементи).

елементсистема е част от система с еднозначно определени свойства, изпълняваща определени функции и не подлежи на по-нататъшно разделяне в рамките на решавания проблем (от гледна точка на изследователя).

Концепцията за елемент, подсистема, система е взаимно трансформируема, системата може да се разглежда като елемент от система от по-висок порядък (метасистема), а елемент в задълбочен анализ като система. Фактът, че всяка подсистема е в същото време относително независима система, води до 2 аспекта на изследването на системите: на макро и микро ниво.

При изучаване на макрониво основното внимание се отделя на взаимодействието на системата с външната среда. Освен това системите от по-високо ниво могат да се разглеждат като част от външната среда. При този подход основните фактори са целевата функция на системата (цел), условията за нейното функциониране. В този случай елементите на системата се изучават от гледна точка на тяхната организация в едно цяло, въздействието върху функциите на системата като цяло.

На микро ниво, основната вътрешни характеристикисистеми, естеството на взаимодействието на елементите един с друг, техните свойства и условия на функциониране.

И двата компонента се комбинират за изследване на системата.

Структура на системата.

Структурата на системата се разбира като устойчив набор от отношения, който остава непроменен за дълго време, според понепо време на интервала на наблюдение. Структурата на системата изпреварва определено ниво на сложност по отношение на състава на отношенията върху набора от елементи на системата или, което е еквивалентно, нивото на разнообразие от прояви на обекта.

Връзки- това са елементи, които пряко взаимодействат между елементи (или подсистеми) на системата, както и с елементи и подсистеми на средата.

Комуникацията е едно от основните понятия в системния подход. Системата като цяло съществува именно поради наличието на връзки между нейните елементи, т.е., с други думи, връзките изразяват законите на функционирането на системата. Връзките се разграничават по естеството на връзката като директни и обратни, а по вида на проявлението (описанието) като детерминистични и вероятностни.

Директни връзкиса предназначени за даден функционален пренос на материя, енергия, информация или техните комбинации – от един елемент към друг по посока на основния процес.

Обратна връзка, по същество те изпълняват информационни функции, отразяващи промяната в състоянието на системата в резултат на контролното действие върху нея. Откриването на принципа на обратната връзка беше изключително събитие в развитието на технологиите и имаше изключително важни последици. Процесите на управление, адаптация, саморегулация, самоорганизация, развитие са невъзможни без използването на обратна връзка.

Ориз. - Пример за обратна връзка

С помощта на обратна връзка сигналът (информацията) от изхода на системата (обект на управление) се предава на управляващия орган. Тук този сигнал, съдържащ информация за работата, извършена от контролния обект, се сравнява със сигнал, който определя съдържанието и обема на работа (например план). В случай на несъответствие между действителното и планираното състояние на работа се предприемат мерки за отстраняването му.

Основните функции за обратна връзка са:

1. противодействие на това, което самата система прави, когато надхвърли определени граници (например, реагиране на спад в качеството);
2. компенсиране на смущенията и поддържане на стабилно състояние на равновесие на системата (например неизправности в работата на оборудването);
3. синтезиране на външни и вътрешни смущения, стремящи се да изведат системата от стабилно равновесно състояние, намаляване на тези смущения до отклонения на една или няколко контролируеми величини (например разработване на команди за управление за едновременна поява на нов конкурент и намаляване на качеството на продукти);
4. разработване на контролни действия върху обекта на управление съгласно лошо формализиран закон. Например, установяването на по-висока цена на енергийните ресурси предизвиква сложни промени в дейността на различни организации, променя крайните резултати от тяхното функциониране, изисква промени в производствения и икономическия процес чрез влияния, които не могат да бъдат описани с аналитични изрази.

Нарушаването на обратната връзка в социално-икономическите системи по различни причини води до сериозни последици. Избрано локални системигубят способността да се развиват и фино възприемат възникващите нови тенденции, дългосрочно развитие и научно обосновано прогнозиране на дейността си за дълъг период от време, ефективно адаптиране към постоянно променящите се условия на околната среда.

Характерна особеност на социално-икономическите системи е фактът, че не винаги е възможно да се изразят ясно обратната връзка, която в тях като правило е дълга, преминава през цяла серия от междинни връзки, и е трудно да ги видите ясно. Самите контролирани количества често не се поддават на ясна дефиниция и е трудно да се установят много ограничения, наложени върху параметрите на контролираните количества. Също така не винаги са известни истинските причини контролираните променливи да надхвърлят установените граници.

Детерминистичната (твърда) връзка, като правило, недвусмислено определя причината и следствието, дава ясно дефинирана формула за взаимодействието на елементите. Вероятностната (гъвкава) връзка определя имплицитна, непряка връзка между елементите на системата. Теорията на вероятностите предлага математически апарат за изследване на тези връзки, наречени „корелационни зависимости“.

Критерии- признаци, по които се прави оценка за съответствието на функционирането на системата с желания резултат (цел) при зададените ограничения.

Ефективност на системата- съотношението между дадения (целевия) показател за резултата от функционирането на системата и реално внедрения.

Функционираневсяка произволно избрана система се състои в обработка на входните (известни) параметри и известни параметри на въздействието върху околната среда в стойностите на изходните (неизвестни) параметри, като се вземат предвид факторите на обратна връзка.

Ориз. - Функциониране на системата

вход- всичко, което се променя в хода на процеса (функциониране) на системата.

Изход- резултат от крайното състояние на процеса.

процесор- превод на входа към изхода.

Системата комуникира с околната среда по следния начин.

Входът на тази система е в същото време изходът на предишната, а изходът на тази система е входът на следващата. По този начин входът и изходът са разположени на границата на системата и едновременно изпълняват функциите на вход и изход на предходната и следващите системи.

Управлението на системата се свързва с концепциите за директна и обратна връзка, ограничения.

Обратна връзка- предназначени за извършване на следните операции:

• сравнение на входните данни с изходните резултати с идентифициране на техните качествени и количествени различия;
• оценка на съдържанието и смисъла на разликата;
• разработване на решение, произтичащо от разликата;
• въздействие върху входа.

Ограничение- осигурява съответствие между изхода на системата и изискването към нея, като вход към следващата система - консуматор. Ако определеното изискване не е изпълнено, ограничението не го преминава през себе си. Следователно ограничението играе ролята на координиране на функционирането на тази система с целите (потребностите) на потребителя.

Дефиницията на функционирането на системата се свързва с понятието "проблемна ситуация", която възниква, когато има разлика между необходимия (желан) изход и съществуващия (реален) вход.

проблемТова е разликата между съществуващата система и желаната система. Ако тази разлика не е налице, тогава няма проблем.

Решаването на проблем означава коригиране на старата система или изграждане на нова по желание.

Състояние на систематасе нарича набор от съществени свойства, които системата притежава във всеки момент от време.

Австрийски биолог, живеещ в Канада и Съединените щати, Лудвиг фон Берталанфи, през 1937 г. за първи път излага редица идеи, които по-късно обединява в една концепция. Той го нарече Обща теория на системите. Какво е? Това е научна концепция за изследване на различни обекти, разглеждани като система.

Основната идея на предложената теория беше, че законите, управляващи системните обекти, са еднакви, еднакви за различни системи... Честно казано, трябва да се каже, че основните идеи на Л. Берталанфи са заложени от различни учени, включително руския философ, писател, политик, лекар, в неговия фундаментален труд "Тектология", написан от него през 1912 г. А.А. Богданов активно участва в революцията, но в много отношения не е съгласен с V.I. Ленин. не прие, но въпреки това продължи да си сътрудничи с болшевиките, като организира първия институт за кръвопреливане в Русия по това време и проведе медицински експеримент. Умира през 1928г. Малко хора знаят днес, че в началото на ХХ век руският учен-физиолог В.М. Бехтерев, независимо от А.А. Богданов, описва повече от 20 универсални закона в областта на психологическото и социални процеси.

Обща теория на системите различни видове, структурата на системите, процесите на тяхното функциониране и развитие, организацията на компонентите на структурно-йерархичните нива и много други. Л. Берталанфи изследва и така наречените отворени системи, които обменят свободна енергия, материя и информация с околната среда.

Общата теория на системите понастоящем изследва такива общосистемни модели и принципи, като например хипотезата за семиотична обратна връзка, организационна приемственост, съвместимост, допълващи се взаимоотношения, закон за необходимото разнообразие, йерархични компенсации, принципа на моноцентризма, най-малкото относително съпротивление, принцип на външното допълнение, теоремата за рекурсивните структури, законът за дивергенцията и др.

Съвременното състояние на системните науки дължи много на Л. Берталанфи. Общата теория на системите в много отношения е сходна по цели или методи на изследване с кибернетиката – науката за общите закони, управляващи процеса на управление и предаване на информация в различни системи (механични, биологични или социални); теория на информацията - клон на математиката, който определя понятието информация, нейните закони и свойства; теория на игрите, която анализира с помощта на математиката конкуренцията на две или повече противоположни сили, за да се получи най-голяма печалба и най-малка загуба; теория на решенията, която анализира рационалния избор между различни алтернативи; факторен анализ, като се използва процедурата за идентифициране на фактори в явления с много променливи.

Днес общата теория на системите получава мощен тласък за своето развитие в синергетиката. И. Пригожин и Г. Хакен изследват неравновесни системи, разсейващи структури и ентропия в отворени системиох. Освен това от теорията на Л. Берталанфи такива приложни научни дисциплини като системно инженерство – науката за системно планиране, проектиране, оценка и изграждане на системи от типа „човек-машина”; инженерна психология; Теория на поведението на полето, изследвания на операциите - науката за управление на компонентите на икономическите системи (хора, машини, материали, финанси и други); SMD-методология, която е разработена от G.P. Щедровицки, неговите служители и ученици; Теорията на В. Мерлин за интегралната индивидуалност, която до голяма степен се основаваше на общата теория на системите на Берталанфи, разгледана по-горе.

Изпратете вашата добра работа в базата от знания е лесно. Използвайте формуляра по-долу

Добра работакъм сайта ">

Студенти, специализанти, млади учени, които използват базата от знания в своето обучение и работа, ще ви бъдат много благодарни.

публикувано на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НА КЛОН НА РУСИЯ

Федерална държавна автономна образователна

институция за висше професионално образование

"ЮЖЕН ФЕДЕРАЛЕН УНИВЕРСИТЕТ"

Геолого-географски факултет

Концепции на съвременното естествознание

част 3

Обща теория на системите

Методическа разработка за самостоятелна работа

за студенти от 2 курс

специалност 100201 „Туризъм »

И.Ф. Черкашина

Ростов на Дон 2011 г

1. Ролята и мястото на системния подход в естествените науки

Word "система"в превод от гръцки означава „цяло, съставено от части“. Тези части се наричат "" елементи "Последната дума е латинският еквивалент на гръцката дума „стихия“ (огън, въздух, вода, земя, виж лекция No 3), тоест „начало“.

В съвременното научно разбиране „системата е едно цяло, представляващо съвкупност от взаимосвързани елементи“. Има и други определения за "система". И така, местният научен експерт В. Н. Садовски дава 34 дефиниции на думата "система". Следователно, поради широтата на понятието "система" е общоприето научно определениекаква е системата, все още. Всъщност всеки природен обект е система: той се състои най-малко от елементарни частици.

NSпримерисистеми:

1. Слънчева система – съвкупност от планети и други небесни тела, разположени в сферата на привличане на Слънцето.

Човешкото тяло е система от клетки, органи, функционални системи в човешкото тяло.

Компютър - съвкупност от части (системен блок, клавиатура, дисплей, процесор, блок памет и др.), които служат за извършване на сложни логически и математически операции.

Учебният институт е институция, състояща се от факултети, катедри, преподаватели, студенти, помещения, оборудване, помощен персонал и предназначена за целите на висшето образование.

5.Биогеоценоза – система от растения, животни и микроорганизми

заедно с почвено-климатичните условия на обитаване.

Всяка система може да бъде изобразена с помощта на чертеж (диаграма), отразяващ основните елементи и връзките между тях

От дадените примери се вижда, че последователносткато понятие, по-широко от рамката на естествените науки, то се отнася както до природата (включително дивата), така и до науката и културата като цяло. Най-голямата система очевидно е Вселената.

На свой ред системен подход(не само в рамките на естествените науки) се обединява в едно цяло системен методи обща теория на системите.

„Ясно е, че светът е единна система, тоест едно съгласувано цяло.“ Ф. Енгелс

2. Системен методNS

Този метод научно познаниев основните си черти е познат от древни времена. Възниква едновременно с науката като система от знания за законите на изучаваните явления и е позната в Древна Гърция в епохата на античността. Системен възглед за света като цяло и неговите отделни части (т.е. системна концепция) се намира в Платон, чийто герой, професор Тимей, говори за световното тяло като за жив организъм. Аз гледах на света по подобен начин и Диоген. Питагорсчитат света за хармонична система от числа и техните взаимоотношения. Но Аристотел специално развива системния метод в своите произведения. Той вярваше в това

„елементите се разбират като ограничаващи части, на които телата са делими, но които вече не се делят на други, които се различават от тях по външен вид“.

Аристотелможе да се счита за създател системологии- наука, която изучава явленията от системна гледна точка. Той, както знаете, в най-голяма степен систематизира постиженията на други гръцки учени и системата на света Платон - Евдокс(хомоцентрични сфери), доведени до най-високо съвършенство.

В по-късните епохи системните възгледи (концепции) в естествените науки не изчезват, а се предават от поколение на поколение учени. Френският енциклопедист Пол Холбах (1723-1789). През 1770 г. в своя труд "Системата на природата" той описва подробно първата физическа картина на света (механична), която е разработена от Нютон и Лаплас.

Така системният метод в естествената наука се оказва много продуктивен, макар и не абсолютен, подходящ за всички поводи.

И системният метод, както всеки друг, има определени грешки (методологични грешки). Системният метод често се нарича системен анализ.

3 ... Обща теория на системите

За разлика от системен метод, който възникна с появата на науката, обща теория на системите(OTC) е продукт модерна епоха... В този случай OTS трябва да се разграничи от системология... Последното може да се счита за раздел методология- наука за методите, докато OTS е научен резултат (постижение) системен анализ, т.е. научна теория, който въплъщава резултатите от предишни системни проучвания.

Концепцията за общосистемен подход е формулирана от австрийски биолог Лудвиг фон Берталанфипрез 20-те години. XX век, въпреки че е имал и предшественици, включително домашен натуралист, икономист, философ, учен по мениджмънт Александър Александрович Богданов (1873-- 1928).

През 1927 г. Берталанфи публикува книгата "Организационна концепция", в която обосновава необходимостта от изучаване не само на отделни органи и отделни системи на биологичния организъм (например нервна, мускулна, костна и др.), но и целия организъм. Все още обаче не беше OTC. Концепцията за OTS, отнасяща се до системи от всякакво естество: биологични, инженерни, социални и т.н., главно сложни, беше одобрена от Берталанфи, тогава асистент Виенски университет, в научните му лекции, изнесени в Чикагския университет (САЩ) през 1938 г. Текстът на лекциите, който в началото е приет хладно, по-късно е публикуван в САЩ през 1945 и 1949 г.

Водещата идея на Берталанфи беше това сложни системи от различно естество, имащи напълно различен състав и структура(напр. биологични организми, индустрии, градове, летища и др.), функционират според общите закони... И следователно знанията, придобити при изучаването на някои системи, могат да бъдат прехвърлени към изучаването на други системи от съвсем различно естество.Така Берталанфи използва в своите изследвания по аналогия.

Това постижение имаше важни последици за природните и хуманитарните науки. На първо място, Берталанфи успя да помогне на биологията, занимавайки се със системи от най-сложно естество. Той проправи пътя за използване в изучаването на живите методи и резултати от физиката, химията, математиката (особено математическото моделиране), а в бъдеще - геологията и космологията. Такива постижения са надхвърлили рамките на биологията и формират общ научен системен подход.

Системният подход първо се утвърждава в биологията, след това се премества в нейната приложна част - медицина (първо в психиатрия, след това напълно други раздели), в крайна сметка се установява във военното дело, астронавтиката, лингвистиката, управлението на производството, културологията, историята и, разбира се, във всички клонове на естествените науки. Така до средата на 50-те години на XX век. системният подход в науката става универсален, а в СССР продуктивното развитие на научните и икономически приложения на този подход започва през 60-те години на XX век. В момента системните изследвания се развиват успешно по целия свят, въпреки че еуфорията от уж неограничените възможности на OTC вече е отминала.

За запознаване с основните разпоредби на OTS е необходимо да се въведат основните понятия, свързани с него. В допълнение към горната концепция за СИСТЕМА, OTS използва следните понятия (дефиниции):

1) ЕЛЕМЕНТ - съставна част от системата, която в условията на разглеждане се счита за неделима. Елементите могат да бъдат еднакви или различни.

Примери: атоми в молекула; ученици в група; планети, комети, метеори в Слънчевата система; аксиоми, постулати, теореми, уравнения, леми по математика; и т.н.

2) ПОДСИСТЕМА - съставна част от системата, която в условията на разглеждане се счита за делима на елементи, по отношение на които действа като система.

Примери: сърдечно-съдовата система в тялото; център за управление на мисията на космодрума; минна индустрия; студентска група и др.

В системата може да има много подсистеми; те могат да бъдат или "вложени" една в друга, или да съществуват отделно. Но и в двата случая връзката между елементите, подсистемите и системата винаги има характер на подчинение, тоест „низшите“ (елементите) се подчиняват на „висшето“ (подсистемата), което от своя страна се подчинява на „висшето“ (система). Това въвежда понятието за ниво на организация. Последователността от нива на подчинение в системата се нарича "йерархия" на гръцки. „Свещен авторитет“). Последният термин навлезе в извънборсовия пазар през 20-ти век. от църковно-християнската терминология, съществувала още през V век. н. NS

3) СРЕДА (външна, заобикаляща) - средата на системата (обикновено материална), в която тя пребивава и с която взаимодейства в една или друга степен.

Тъй като средата заобикаля системата, нейното име често се използва в комбинация с думите „среда“, „външно“.

Примери: междуклетъчна течност, заобикаляща биологични клетки; вакуум по отношение на елементарните частици; разтворител по отношение на разтвореното вещество; производствен цех по отношение на работниците; и т.н.

Често се използва и обобщен термин. вътрешна среда... Отнася се до средата, разположена вътре в системата (подсистема). Например, кръвта е една от вътрешните среди на тялото, но също така е - външна средаза кръвни елементи: еритроцити, левкоцити, тромбоцити и др. фундаментална разлика между външни и вътрешни средине, всичко зависи от условията на разглеждане... Вече споменатият А. А. Богданов в своя труд "Обща организационна наука" (1927 г.) правилно отбеляза:

"Бактериите, причиняващи болести, се размножават вътре в тялото, но функционално те са външна среда за него."

Освен това няма фундаментална разлика между системата и околната среда: всичко отново зависи от началната точка. Околната среда може да се разглежда като система, тогава бивша системаще се превърне в среда. Например, вулканичната лава в дюзата на вулкан може да се разглежда като система, тогава дюзата ще бъде средата. Ако лавата се счита за среда, тогава дюзата се превръща в система.

Взаимовръзките на системата, подсистемата, външната и вътрешната среда и елементите са показани схематично на фиг. 1, където за простота елементите са показани само в рамките на една от шест подсистеми;

Ориз. 1. Схема на взаимоотношенията в системата

4) СЪСТАВ – съвкупност от елементи на системата. Може да бъде: а) качествокогато е посочена само качествената сигурност на елементите; например: вратар, защитници, полузащитници, нападатели на футболен отбор; натриеви и хлорни йони в кристал на натриев хлорид; б) количественкогато се задава не само качествената определеност на елементите, но и тяхното количествено съотношение; например: във физиологичен разтвор на 0,9% разтворен натриев хлорид, 99,1% - вода; злато 958 - 95,8% злато, 2,0% сребро и 2,2% мед;

5) СТРУКТУРА - подреждането на елементите в системата, т.е. всъщност вътрешната структура на системата за разлика от формата - външната структура. Примери: атомни структури, молекули, телесни клетки, структура на слънчевата система, устройство и др.

За да установите структурата на обектите, използвайте структурен анализ... Тя може да бъде деструктивна (направа на резени от биологични тъкани за микроскопия, направа на тънки срезове от геоложки проби и др.) или неразрушителна (флуороскопия на гръдния кош, ултразвуково сканиране на железопътни релси за разкриване на скрити пукнатини и др.). Разкритата структура може да бъде записана (например на фотографски филм) или описана схематично (фиг. 2).

Ориз. 2. Различни начини за представяне на структурата на водната молекула

Структуразаедно с композициясистемата го определя основни свойства(физични, химически, биологични). При еднакъв състав на различни системи, техните структури могат да се различават и това води до промяна в свойствата. Например, едни и същи въглеродни атоми С, включени в молекулярната структура на графита или диаманта, дават напълно различни свойства на тези вещества (цвят, здравина и т.н.);

6) СЪСТОЯНИЕ - интегрална характеристика на проявление в този моментвремеви свойства на системата, в зависимост от всички особености на нейната структура и състав. Примери: състоянието на слънчевата активност в определен ден; състоянието на газа в определен обем в даден момент; предстартовото психологическо състояние на спортиста; заболяване на човек по време на епидемия; и т.н. За да се опише състояние, има набор от характеристики на състоянието и параметри на състоянието. Характеристиките на държавата отразяват като че ли нейния характер в момента. Тези характеристики включват:

равновесно и неравновесно състояние;

стабилност и нестабилност на баланса;

статично и динамично равновесие;

начално, междинно, крайно и текущо състояние и др.

Параметрите на състоянието включват определени стойности, чиито числени стойности в момента са достатъчни за недвусмислено определяне на интегралното състояние на системата. Например, за 1 мол идеален газ, неговото състояние е еднозначно определено с помощта на уравнението на Клапейрон:

За това уравнение параметрите на състоянието на системата са p, V и T. От тях само два (всеки) са независими, третият параметър е еднозначно установен от горното уравнение. Минималният брой параметри, достатъчен за описване на състоянието на системата, се нарича брой на степените на свобода на системата. 1 мол идеален газ (както и постоянна маса на газ с определен химичен състав) има две степени на свобода;

7) ПРОЦЕС – промяна в състоянието на системата във времето, понякога наричана системен процес. Примери: процес на възстановяване на пациента, химическа реакция (процес с трансформация на вещества); физически процес (без преобразуване на вещества: изпаряване, топене и др.); междузвездни процеси; политически процеси; и т.н.

Процесът е една от формите на движение на материята, следователно тази характеристика на системата ще бъде дадена по-подробно в лекция No9.

4. Класификациясистеми

Системите се класифицират по различни начини, като се използват различни критерии. Някои класове системи са независими една от друга, някои са взаимосвързани. Помислете за характеристиките на класификация, използвани при разделянето на системите. 1) По съставсистемите се делят на:

¦ материал- представляващи съвкупности от материални обекти:

Примери; животински свят, растителност, човечество,

транспорт, библиотеки и др.

Тези системи могат да бъдат разделени на естествени (естествени) и изкуствени (изработени от човека). Материалните системи се наричат ​​още физически, реални, материални;

¦ идеаленса продукти на човешкото мислене. Примери: бройни системи, театрални системи, системи за обучение и образование, научни теории, религиозни учения и др. Тези системи се наричат ​​още абстрактни, символични.

2) По поведениевъв времето системите се делят на:

¦ статичен- такива системи, чието състояние практически не се променя с течение на времето.

Примери: пустини, планини, слънчева система, газ в затворен съд, църковни канони и др.

Тези системи се наричат ​​още статични системи.

¦ динамичен- системи, чието състояние се променя значително с течение на времето.

Примери: време, пътна обстановка, езици за програмиране, музикално произведение (изпълнено), шах, химическа реакция и др.

Тези системи се наричат ​​още динамични системи.

Невъзможно е да се направи ясна граница между статични и динамични системи, всичко зависи от условията на разглеждане и времевия мащаб.

От своя страна динамичните системи се делят на:

¦ детерминистиченза които бъдещите им състояния могат да бъдат точно предвидени, са получени от предишни състояния.

Примери: Слънчеви затъмнения (относителни позиции на Земята, Луната и Слънцето), смяна на сезоните, системи за управление на трафика, използващи светофари, работа на заводски машини и др.

¦ vвероятностен, за които бъдещите им състояния не могат да бъдат точно предвидени, а подлежат само на вероятностно прогнозиране.

Примери: Брауново движение (координати на частици, подложени на ~ 1021 молекулярни удари в секунда), времето за една седмица, оценки на голяма част от учениците на изпити, победи в спортни състезания и др.

Вероятностните системи се наричат ​​още стохастични. Обикновено биологичните системи са вероятностни.

¦ ддетерминистично-хаотичен- това е сравнително нов тип системи в науката, не е междинен (граничен) за първите две. Този тип системи се свързват с взаимния преход на хаос и ред (т.е. детерминизъм и стохастичност) и ще бъдат разгледани подробно в лекция No 13. 3) По взаимодействие с околната среда системите се разделят на: 4 - затворени - такива системи, които не обменят със заобикалящата ги среда, материя и поле, или по-скоро такъв обмен при условията на разглеждане, могат да бъдат пренебрегнати.

Примери: консервативни механични системи (запазване на маса и енергия), чай в термос, стабилни галактики във вакуума на космоса, подземни хранилища за нефт и др.

¦ отворен- за разлика от първия, те обменят материя и поле с околната среда.

Примери: всички живи организми, морета и океани, почви, слънце, комуникационни системи, промишлени предприятия, обществени сдружения и др.

Затворените системи също се наричат затворен, или изолиран, и отворени - отворен, или неизолирани. Освен това, според съвременните усъвършенствани научни концепции на естествените науки, качеството обменни агентимежду системата и околната среда, не веществото и полето трябва да бъдат посочени, а материя, енергия и информация.

Накрая трябва да се отбележи, че в природата и обществото няма чисто затворени системи, поне по диалектически причини. Следователно затворените системи са пример за спекулативен научен модел.

¦прости - системи, състоящи се от относително малък брой елементи и прости връзки между тях, обикновено това са технически системи.

Примери: часовник, камера, ютия, мебели, инструменти, метла, книга и др .;

¦ сложни - системи, състоящи се от голям брой елементи и сложни връзки между тях; такива системи заемат централно място в системологията и OTS.

Примери: всички биологични системи, от клетки до общности от организми, индустриални асоциации, държави, нации, галактики, сложни технически системи: компютри, ракети, атомни електроцентрали и др.

Сложните системи се наричат ​​още "големи" или "много големи" системи. В преобладаващото мнозинство от случаите те са в същото време вероятностни системи (виж по-горе), но понякога има детерминистични, високоорганизирани системи: вроден защитен рефлекс в котката, позицията на планетите, астероидите Слънчева система, военен парад и др.

¦ Целенасочено- системи, способни да симулират и предскажат ситуация и да избират начин на поведение (промяна на състоянието): поради възприемането и разпознаването на външни влияния, способността да го анализират и сравняват със собствените си възможности и да избират един или друг вариант на поведение за постигне целта.

Примери: луноход, роувър, роботизирани ръце, пчелни рояци, стада животни, стада риби, самонасочващи се ракети, ята мигриращи птици и др.

Целеустремените системи имат определен набор от „знание“ за себе си и за околната среда, с други думи, те имат тезаурус (от гръцки „съкровищница“) – склад от информация за реалността, присъща на индивид (или общност от индивиди), със способността да възприемат нова информация и да натрупват опит. Целенасочените системи обикновено имат способността, във философски план, да предвиждат отражението на реалността. Например дърветата натрупват влага в очакване на суша, птиците строят гнезда още преди да се появят бъдещи пилета и т.н.

¦ Нефокусиран- системи, които не притежават разглежданите свойства; те са мнозинство и примерите са очевидни.

Сред целенасочените системи се откроява клас, наречен

¦ самоорганизиращи се- системи, способни самостоятелно да променят своята структура (понякога състав), степента на сложност, за да се адаптират (адаптират) по-добре към променените условия на околната среда.

Примери: развитието на защитни антитела от тялото при навлизане в него на чужди протеини - антигени, например с патогенни бактерии; промени в организма със защитен характер в борбата с болестите, свързването на птици в ято от определен вид преди дълъг полет, мобилизирането на умствените им способности и поведението на учениците преди изпити и др.

Наричат ​​се още самоорганизиращи се системи самонастройване, възстановяване.

5. Връзките са най-важното понятие в общата теория на системите

Връзки - характеристики на взаимодействието на елементите в системата и реализацията на нейната структура.

Това е основната концепция на OTS, при липса (прекъсване, разпадане) на връзки, системата като цяло престава да съществува и се разпада на елементи: компютърът се превръща в набор от радиокомпоненти, къща се превръща в набор от тухли , живият организъм се превръща в набор от химични елементи (с времето след смъртта) и т.н.

Именно наличието на връзки в системата определя новите й свойства, които елементите на системата, дори тяхната сума, нямат. Такъв свръх-кумулативен ефект на елементи, свързани в система, се нарича системен ефект, или ефект на сглобяване, или поява (от англ. „emerging of a new“).

Примери засистемен ефект:

а) във физиката: ядрото на атома има намалена енергия в сравнение с енергията на набор от нуклони - елементите на това ядро;

б) в химията: химичните свойства на водните молекули (H 2 0) се различават от химичните свойства на водорода (H) и кислорода (O); последното без химическо съединение нищо

не се разтварят, а образуват "експлозивна смес";

в) в биологията: молекулите на фосфорната киселина, захарта (дезоксирибоза), азотните основи, разпръснати и безпорядъчно в разтворено състояние в епруветка, не са способни да образуват нуклеация и развитие на жив организъм и се комбинират в молекула на ДНК поставени в жива клетка са способни да... Комуникационна структура на естествената наука на молекулата

Свръхобщите свойства на елементите в системата, тоест системният ефект, отличава системата от обикновен набор от елементи, за които е изпълнен принципът на суперпозиция, тоест независимото проявление на свойствата на елементите ( всеки се държи така, сякаш няма други) и получаване на чисто общия ефект от тяхното действие (геометрично събиране на вектори на сили, скорости, ускорения и т.н. - в механиката; алгебрично събиранесветлинни вибрации в оптиката и др.).

По този начин връзките между елементите в системата определят тяхното взаимно влияние един върху друг, докато свойствата и характеристиките на елементите се променят: някои свойства се губят, други се придобиват. Това е било известно на Аристотел през 4 век. пр.н.е NS :

"Ръката, физически отделена от човешкото тяло, вече не е човешка ръка."

Класификация на връзките

Съществува разнообразна класификация на връзките между елементите, която не отстъпва по брой на класификацията на системите (виж по-горе), но е по-сложна по съдържание. Следователно този раздел ще разгледа основните типове връзки с илюстрация на техните примери:

1) По вид и предназначение връзките се разделят на:

генетичен- такива, когато един елемент (елементи) са предшественик на друг (други).

Примери за: родители и деца; изходни вещества и продукти от химични реакции; класове на радиоактивност в атомната физика; морфогенеза на седиментни скали в геологията; поредици от звездни трансформации в астрономията и др.;

комуникационни взаимодействия- такива, когато елементите взаимодействат по едно и също време, като си влияят един на друг.

Примери:нерви и мускули в органи, хищници и плячка в общи местообитания, реки, морета и океани на земната повърхност, инженери, техници и работници в производството и др.;

управление на комуникацията- такива, когато някои елементи на системата контролират поведението на други елементи.

Примери за: централна нервна система и периферни органи; правила за движение и пътни потоци; ръководители и подчинени в организацията; др.;

комуникационна трансформация- такива, когато някои елементи влияят на прехода на системата от едно състояние в друго или от една структура в друга.

Примери за: катализатори в химичните реакции; топящи се нагреватели; земетресения в населени места; системи за обучение за професионално развитие и т.н. Границите между изброените типове връзки са неясни и специфичните връзки не винаги могат да бъдат отнесени към определен клас.

2) По степен на действие връзките се делят на:

а) твърд- тези, при които действието на връзката е твърдо предопределено и резултатът от действието на един елемент върху друг е недвусмислен.

а) б)

Примери за: механични връзки в шевната машина, шевове между костите на човешкия череп, слепващи фуги на обувки, гъбични израстъци по дърветата, въглищни пластове под земята, кореновата система на растенията в почвата и др.;

б) гъвкави- тези, при които действието на връзката позволява известна свобода на опциите за поведението на свързаните елементи.

Примери за: артикулации, мускулни групи, океански течения, висящи мостове, корици на книги, фиксиране на ледници и снежни слоеве в планините и др.

Не трябва да се мисли, че твърдите връзки непременно се осъществяват с помощта на твърди механични възли, въжета, вериги, твърди образувания. Гравитационната връзка (например между Слънцето и Земята, Земята и Луната и т.н.) също е твърда, макар и „невидима“. Същото може да се каже и за електромагнитната връзка вътре в атомите и молекулите.

От голямо значение в биологията (зоологията) са така наречените хранителни връзки и дори хранителни вериги. Пчелите се хранят само с нектар, кравите се хранят с трева (твърда връзка), рибите и хората са почти всеядни (гъвкава връзка).

3) По фокус връзките се делят на:

¦ прав- тези, при които един елемент влияе върху другия, без да изпитва влиянието на последния; обикновено първият елемент е доминиращ, а вторият е подчинен.

Примери: „Заповедта на командира е закон за подчинения“, авторитарният стил на ръководство; хипнотичният ефект на змия върху гризач; лавина, спускаща се от планината; стрелба по мишени; изригване; др.;

¦ неутрален- тези, които нямат посока; те обикновено съществуват между елементи от един и същи тип и ги комбинират в система.

Примери:връзки между вагони във влака; между молекули в кристал; между спортисти в отбор; между обикновени индивиди в птиче ято; между нуклони в ядрото на атома; др.;

¦ обратен- тези, при които един елемент действа върху друг (директна връзка), докато изпитва действието на втория върху себе си (обратна връзка). Така, за разлика от прякото действие на доминиращия елемент върху подчинения без обратно влияние (виж по-горе), тук възниква обратното влияние. В същото време няма обратна връзка без директна.

Примери за: бойни спортове, физиологични рефлекси, билярдни сблъсъци, разтваряне на вещества, триене на движение, изпаряване на течности в затворен съд и др.

Тъй като обратната връзка засяга елемента - източника на влияние, такова влияние по принцип може да бъде трикратно: или да стимулира влиянието от източника, или да го потисне, или да не го промени. Последният вид обратна връзка практиченняма, то може да бъде изключено от разглеждане или приписано на вид пряка връзка (виж по-горе). Другите два вида са важни както в практиката, така и в извънборсовите.

обратна връзка за представянетосе разделят на:

¦ положителни отзиви, при което обратната връзка засилва ефекта на елемента – източник върху приемника на ефекта.

Примери за: люлеене на люлка, генериране на радиовълни, пролетно топене на снега (тъмните поляни се нагряват повече от слънцето), горски пожари, верижни химически реакции (запалване на барут и др.), атомни експлозии, епилептични припадъци, грипни епидемии, паника в тълпа, кристализация в разтвори, растеж на дерета и др.;

¦ отрицателни отзиви, при което обратната връзка отслабва ефекта на източника върху приемника на ефекта.

Примери за: зенични рефлекси (свиване на зеницата при ярка светлина, разширяване на тъмно), повишено изпотяване при топлина, затваряне на порите („настръхване“) при студено време; термостати в хладилници, термостати, климатици; насищащи газови пари, трансцендентално инхибиране на мозъка и др.

Трябва да се отбележи, че обратната връзка играе решаваща роля във функционирането на природните и социални системи, включително техническите системи. Те осигуряват регулиране, самоподдържане, саморазвитие, оцеляване, адаптиране на системите към променящите се условия на околната среда. Най-важната роля в тези процеси са отрицателните обратни връзки, които позволяват да се неутрализира или значително изглади влиянието на неблагоприятните въздействия на околната среда върху системата, особено върху живите организми.

Задача за самообучение

· Изберете всяка природна система (биологична, химична, физична, географска, екологична и т.н.) и я характеризирайте от гледна точка на OTS.

· Как могат да се приложат знанията на извънборсовия пазар в туризма?

НА. Липовко... Концепции на съвременното естествознание. Учебник за университети. - Ростов на Дон. От-в "Феникс", 2004, с.

Берталанфи Л. фонОбща теория на системите --Критически преглед / В книгата: Изследвания пообща теория на системите), Москва: Прогрес, 1969, стр. 23--82. На английски език: Л. фон Берталанфи, Обща теория на системите - критичен преглед // Общи системи, кн. VII, 1962, с. 1-20.

А. А. БогдановТектология: Обща организационна наука - М .: Финанси, 2003.

(Терминът "тектология" идва от гръцкото fechfschn - строител, създател и привилегия- дума, учение).

Лекторский В.А., Садовски В.Н.... За принципите на системното изследване // Проблеми на философията, No 8, 1960, с. 67-79.

Седов Е. А... Информационно-ентропийни свойства социални системи// Социални науки и съвременност, No 5, 1993, с. 92-100. Вижте също: Цирел С... „QWERTY ефекти“, „Зависимост от пътя“ и законът за йерархичните компенсации // Voprosy Economiki, № 8, 2005, стр. 19-26.

Садовски В. н... Лудвиг фон Берталанфи и развитието на системните изследвания през 20-ти век. В книгата: Системен подход към съвременната наука... - М .: "Прогрес-традиция", 2004, стр. 28.

Публикувано на Allbest.ru

...

Подобни документи

Синергетиката като теория на самоорганизиращите се системи в съвременността научният свят... История и логика на възникването на синергетичния подход в естествените науки. Влиянието на този подход върху развитието на науката. Методологическо значение на синергетиката в съвременната наука.

резюме добавено на 27.12.2016 г


Възникването и развитието на науката или теорията. Предмет и метод на теорията на системите. Етапи на формирането на науката. Модели на системи и модели на поставяне на цели. Търсене на подходи за разкриване на сложността на изследваните явления. Концепциите за елементализъм и почтеност.

резюме добавено на 29.12.2016 г


Концепцията за общата теория на относителността е общоприета официална наука за теорията за това как работи светът, съчетаваща механика, електродинамика и гравитация. Принципът на равенството на гравитационните и инерционните маси. Теория на относителността и квантова механика.

курсова работа, добавена на 17.01.2011


Концепцията за системния метод и етапите на неговото историческо формиране. Структурата и структурата на системите, редът на взаимодействие на нейните елементи, класификация и разновидности. Метод и перспективи на системно изследване, цел на математическото моделиране.

тест, добавен на 28.10.2009


Светът на живите като система от системи. Отвореността е свойство на реалните системи. Откритост. Неравновесно. Нелинейност. Характеристики на описанието на сложни системи. Мощен научно направлениев съвременното природознание – синергетика.

резюме, добавен на 28.09.2006


Системологията като наука за системите. Примери за системи и техните елементи. Експедитивността като дестинация, Главна функциякоито тя изпълнява. Структурата на системата и редът на връзките между нейните елементи, йерархични опции. Примери за системен подход в науката.

презентация добавена на 14.10.2013 г


Модерна концепция"отворена система". Проблемът за анализиране на интегралните свойства на отворените системи като функция на времето. Общност на процеси от тип 1 / f (процеси от типа на трептене) за всички системи. Старо и ново математическо описание на процеси от тип 1/f.

курсова работа, добавена на 23.11.2011


Тъканта е частна органна система, състояща се от клетки и извънклетъчни елементи с общо епигеномно наследство. Ембрионална хистогенеза: определяне, пролиферация, диференциация, интеграция и адаптация на клетъчните системи. Обща класификациятъкани.

резюме, добавено на 23.12.2012 г


Концепцията за системен подход, анализ на взаимодействието на елементите на дадена система един с друг и с елементите на суперсистемата. Концепцията за самоорганизация на обект и неговите структурни части, характерни двойки и особености. Концепцията за системен подход за разрешаване на ситуацията.

реферат, добавен на 24.07.2009г


Характеристики на основните положения на общата теория на химическата еволюция и биогенезата A.P. Руденко. Етапи на химическата еволюция. Географска обвивка на земята. Концепцията за зонални, континентални и океански комплекси. Динамични и статистически закони.