1. Introducción a la teoría de sistemas.

2. Concepto y propiedades del sistema.

3. Elementos de la clasificación de sistemas.

4. El concepto de enfoque de sistemas.

5. Análisis de sistemas de transporte.

Teoría general de sistemas(teoría de sistemas) - un concepto científico y metodológico para el estudio de objetos que son sistemas. Está estrechamente relacionado con el enfoque de sistemas y es la concretización de sus principios y métodos. La primera versión de la teoría general de sistemas fue presentada por Ludwig von Bertalanffy. Su idea principal es reconocer el isomorfismo de las leyes que gobiernan el funcionamiento de los objetos del sistema.

El tema de investigación dentro de esta teoría es el estudio de:

varias clases, tipos y tipos de sistemas;

principios básicos y patrones de comportamiento de los sistemas (por ejemplo, el principio del cuello de botella);

procesos de funcionamiento y desarrollo de sistemas (por ejemplo, equilibrio, evolución, adaptación, procesos de infraslow, procesos transitorios).

En el marco de la teoría de sistemas, las características de cualquier conjunto organizado de manera compleja se consideran a través del prisma de cuatro factores determinantes fundamentales:

dispositivo del sistema;

su composición (subsistemas, elementos);

el estado global actual del condicionamiento sistémico;

medio ambiente, dentro de los límites de los cuales se desarrollan todos sus procesos organizativos.

En casos excepcionales, además, además del estudio de los factores nombrados (estructura, composición, estado, medio ambiente), se realizan estudios a gran escala de la organización de elementos de los niveles jerárquicos-estructurales inferiores, es decir, la infraestructura de la sistema, son admisibles.

Teoría general de sistemas y otras ciencias de sistemas

El propio Von Bertalanffy creía que lo siguiente disciplinas científicas tienen (en parte) objetivos o métodos comunes con la teoría de sistemas:

La cibernética es la ciencia de patrones generales procesos de control y transmisión de información en diversos sistemas, ya sean máquinas, organismos vivos o la sociedad.

La teoría de la información es una rama de las matemáticas aplicadas que define axiomáticamente el concepto de información, sus propiedades y establece las relaciones limitantes para los sistemas de transmisión de datos.

Teoría de juegos que analiza, en el marco de un aparato matemático especial, la competencia racional de dos o más fuerzas opuestas para lograr la máxima ganancia y la mínima pérdida.

Teoría de la decisión que analiza las elecciones racionales dentro de las organizaciones humanas.

Topología que incluye áreas no métricas como la teoría de redes y la teoría de grafos.

Análisis factorial, es decir, procedimientos para identificar factores en fenómenos multivariables en sociología y otros campos científicos.

Figura 1.1 - La estructura de la systemología

Teoría general de sistemas en sentido estricto, tratando de deducir de las definiciones generales del concepto de "sistema", una serie de conceptos característicos de todos organizados, tales como interacción, suma, mecanización, centralización, competencia, finalidad, etc., y aplicándolos a fenómenos específicos ...

Ciencias de sistemas aplicadas

Se acostumbra distinguir el correlato de la teoría de sistemas en varias ciencias aplicadas, a veces llamadas ciencias de sistemas o ciencia de sistemas. Las siguientes áreas se distinguen en las ciencias de sistemas aplicadas:

Ingeniería de Sistemas, es decir, planificación científica, diseño, evaluación y construcción de sistemas hombre-máquina.

Investigación operativa, es decir, gestión científica. sistemas existentes personas, máquinas, materiales, dinero, etc.

Psicología de la ingeniería (Ingeniería humana inglesa).

Teoría del comportamiento de campo de Kurt Lewin.

Metodología SMD, desarrollada en el Círculo Metodológico de Moscú G.P. Shchedrovitsky, sus estudiantes y colaboradores.

La teoría de la personalidad integral de Wolf Merlin basada en la teoría de Bertalanffy.

Teorías de sistemas industriales (conocimiento específico de varios tipos de sistemas) (ejemplos: teoría de mecanismos y máquinas, teoría de la confiabilidad

Sistema(del griego antiguo σύστημα - todo, formado por partes; conexión) - un conjunto de elementos que están en relaciones y conexiones entre sí, lo que forma una cierta integridad, unidad.

Según Bertrand Russell: "Un conjunto es una colección de diferentes elementos, pensados ​​como un todo"

Sistema: un conjunto de elementos interconectados

y relaciones entre ellos, y formando un cierto

estado, integridad.

La propiedad del sistema está determinada no solo y por varios elementos

de sus componentes, cuánto por la naturaleza de la relación entre ellos.

Los sistemas se caracterizan por una relación con el medio ambiente, en relación con

a lo que el sistema manifiesta su integridad. Para proveer

La integridad requiere que el sistema tenga límites claros.

Los sistemas se caracterizan por una estructura jerárquica, es decir cada

un elemento de un sistema es, a su vez, un sistema, así como cualquier

por un sistema es un elemento del sistema más nivel alto.

Elemento- el límite de la división del sistema desde el punto de vista del aspecto de consideración, la solución de un problema específico, el objetivo fijado.

Conexión- limitar el grado de libertad de los elementos. Se caracterizan por dirección (dirigida, no dirigida), fuerza (fuerte, débil), carácter (subordinación, generación, igual, control).

Estructura refleja ciertas relaciones, la disposición mutua de los componentes del sistema, su estructura (estructura).

Conceptos que caracterizan el funcionamiento y desarrollo del sistema:

El estado es una fotografía instantánea, un "corte" del sistema, su parada en el desarrollo.

El comportamiento es una forma de pasar de un estado a otro (página 30).

El equilibrio es la capacidad de un sistema en ausencia de influencias externas perturbadoras (o bajo influencias constantes) para mantener su estado durante un tiempo arbitrariamente largo.

La estabilidad es la capacidad de un sistema para volver a un estado de equilibrio después de haber sido provocado por influencias perturbadoras externas (internas, en presencia de elementos activos en el sistema).

El desarrollo es un proceso destinado a cambiar los objetos materiales y espirituales para mejorarlos.

Debajo desarrollo generalmente entiendo:

aumentando la complejidad del sistema;

mejorar la adaptabilidad a las condiciones externas (por ejemplo, el desarrollo del cuerpo);

ampliación del fenómeno (por ejemplo, desarrollo mal hábito, desastre natural);

crecimiento cuantitativo de la economía y mejora cualitativa de su estructura;

progreso social.

Iskander Khabibrakhmanov escribió para el material de encabezado "Games Market" sobre la teoría de sistemas, los principios de comportamiento en ellos, interrelaciones y ejemplos de autoorganización.

Vivimos en mundo complejo y no siempre entendemos lo que sucede a nuestro alrededor. Vemos personas que tienen éxito sin merecerlo y aquellas que son realmente dignas de éxito, pero permanecen en la oscuridad. No estamos seguros de mañana, cerramos cada vez más.

Para explicar cosas que no entendíamos, se nos ocurrieron chamanes y adivinos, leyendas y mitos, universidades, escuelas y cursos en línea, pero no pareció ayudar. Cuando estábamos en la escuela, nos mostraron la imagen de abajo y nos preguntaron qué pasaría si tiramos de la cuerda.

Con el tiempo, la mayoría de nosotros hemos aprendido a dar la respuesta correcta a esta pregunta. Sin embargo, luego salimos al mundo abierto y nuestras tareas comenzaron a verse así:

Esto provocó frustración y apatía. Nos hemos vuelto como los sabios de la parábola del elefante, cada uno de los cuales ve solo una pequeña parte de la imagen y no puede sacar una conclusión correcta sobre el objeto. Cada uno de nosotros tiene su propia incomprensión del mundo, es difícil para nosotros comunicarnos entre nosotros y esto nos hace aún más solitarios.

La cuestión es que vivimos en una época de doble cambio de paradigma. Por un lado, nos alejamos del paradigma mecanicista de la sociedad heredado de la era industrial. Entendemos que las entradas, salidas y poderes no explican toda la diversidad del mundo que nos rodea y, a menudo, está mucho más influenciado por los aspectos socioculturales de la sociedad.

Por otro lado, una gran cantidad de información y la globalización llevan al hecho de que en lugar del análisis analítico de cantidades independientes, debemos estudiar objetos interdependientes, indivisibles en componentes separados.

Parece que nuestra supervivencia depende de la capacidad de trabajar con estos paradigmas, y para ello necesitamos una herramienta, ya que antes necesitábamos herramientas para cazar y cultivar la tierra.

Una de estas herramientas es la teoría de sistemas. A continuación, habrá ejemplos de la teoría de sistemas y sus principios generales, habrá más preguntas que respuestas y, con suerte, habrá un poco de inspiración para aprender más sobre esto.

Teoría de sistemas

La teoría de sistemas es una ciencia bastante joven en la unión de un gran número de ciencias fundamentales y aplicadas. Esta es una especie de biología de las matemáticas, que se ocupa de la descripción y explicación del comportamiento de ciertos sistemas y lo común entre este comportamiento.

Existen muchas definiciones del concepto de sistema, aquí está una de ellas. Un sistema es un conjunto de elementos en una relación, que forma una cierta integridad de estructura, función y procesos.

Dependiendo de los objetivos de la investigación, los sistemas se clasifican:

• por la presencia de interacción con el mundo exterior, abierto y cerrado;
• por la cantidad de elementos y la complejidad de la interacción entre ellos: simple y compleja;
• si es posible, observe todo el sistema por completo, pequeño y grande;
• por la presencia de un elemento aleatorio, determinista y no determinista;
• por la presencia de un objetivo en el sistema: casual y con un propósito;
• por el nivel de organización: difuso (paseos aleatorios), organizado (la presencia de una estructura) y adaptativo (la estructura se ajusta a los cambios externos).

Además, los sistemas tienen estados especiales, cuyo estudio permite comprender el comportamiento del sistema.

• Enfoque constante. Con pequeñas desviaciones, el sistema vuelve a su estado original. Un ejemplo es un péndulo.
• Enfoque inestable. Una ligera desviación desequilibra el sistema. Un ejemplo es un cono colocado con una punta sobre una mesa.
• Ciclo. Algunos estados del sistema se repiten cíclicamente. Un ejemplo es la historia de diferentes países.
• Comportamiento complejo. El comportamiento del sistema tiene una estructura, pero es tan complejo que no es posible predecir el estado futuro del sistema. Un ejemplo son los precios de las acciones en una bolsa de valores.
• Caos. El sistema es completamente caótico, no hay estructura en su comportamiento.

A menudo, cuando trabajamos con sistemas, queremos mejorarlos. Por lo tanto, debemos preguntarnos a qué estado especial queremos llevarla. Idealmente, si el nuevo estado que nos interesa es un enfoque estable, podemos estar seguros de que, si lo logramos, no desaparecerá al día siguiente.

Sistemas complejos

Cada vez más nos encontramos con sistemas complejos a nuestro alrededor. Aquí no encontré ningún término que suene en ruso, así que tengo que hablar inglés. Hay dos conceptos de complejidad fundamentalmente diferentes.

La primera (complejidad): significa cierta complejidad del dispositivo, que se aplica a mecanismos sofisticados. Este tipo de complejidad a menudo crea la inestabilidad del sistema ante los más mínimos cambios en el entorno. Entonces, si una de las máquinas se detiene en la planta, puede deshabilitar todo el proceso.

El segundo (complejidad) - significa la complejidad del comportamiento, por ejemplo, biológico y sistemas economicos(o sus emulaciones). Este comportamiento, por el contrario, persiste incluso con algunos cambios en el entorno o el estado del propio sistema. Entonces, cuando un jugador importante abandona el mercado, los jugadores compartirán menos su participación entre ellos y la situación se estabilizará.

A menudo, los sistemas complejos tienen propiedades que pueden sumir a los no iniciados en la apatía y hacer que trabajar con ellos sea difícil e intuitivamente incomprensible. Estas propiedades son:

• reglas simples de comportamiento complejo,
• efecto mariposa o caos determinista,
• aparición.

Reglas simples para comportamientos complejos

Estamos acostumbrados al hecho de que si algo exhibe un comportamiento complejo, lo más probable es que sea complejo internamente. Por lo tanto, vemos patrones en eventos aleatorios y tratamos de explicar cosas que no entendemos mediante las intrigas de las fuerzas del mal.

Sin embargo, este no es siempre el caso. Un ejemplo clásico de una disposición interna simple y compleja comportamiento externo es el juego "Life". Consiste en algunas reglas simples:

• el universo es un plano accidentado, existe la ubicación inicial de las células vivas.
• en el siguiente momento en el tiempo, una célula viva vive si tiene dos o tres vecinos;
• de lo contrario, muere de soledad o superpoblación;
• en una celda vacía, junto a la cual hay exactamente tres células vivas, nace la vida.

En general, se necesitarán de cinco a seis líneas de código para escribir un programa que implemente estas reglas.

Donde este sistema Puede producir patrones de comportamiento bastante complejos y hermosos, de modo que sin ver las reglas en sí es difícil adivinarlas. Y ciertamente es difícil de creer que esto se implemente con unas pocas líneas de código. Quizás el mundo real también se basa en unas pocas leyes simples que aún no hemos deducido, y toda la diversidad infinita se genera mediante este conjunto de axiomas.

Efecto mariposa

En 1814, Pierre-Simon Laplace propuso un experimento mental que ser inteligente capaz de percibir la posición y velocidad de cada partícula del universo y conocer todas las leyes del mundo. La cuestión era la capacidad teórica de tal criatura para predecir el futuro del universo.

Este experimento ha causado mucha controversia en la comunidad científica. Los científicos, inspirados por los avances en matemáticas computacionales, tendieron a responder esta pregunta afirmativamente.

Sí, sabemos que el principio de incertidumbre cuántica excluye la existencia de tal demonio incluso en teoría, y es fundamentalmente imposible predecir la posición de todas las partículas en el mundo. Pero, ¿es posible en sistemas deterministas más simples?

De hecho, si conocemos el estado del sistema y las reglas por las que cambian, ¿qué nos impide calcular el siguiente estado? De nuestro El único problema puede haber una cantidad limitada de memoria (podemos almacenar números con precisión limitada), pero todos los cálculos en el mundo funcionan así, por lo que esto no debería ser un problema.

Realmente no.

En 1960, Edward Lorenz creó un modelo meteorológico simplificado, que consta de varios parámetros (temperatura, velocidad del viento, presión) y leyes mediante las cuales se obtiene el estado del estado actual en el siguiente momento en el tiempo, lo que representa un conjunto de ecuaciones diferenciales.

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

Calculó los valores de los parámetros, los mostró en el monitor y construyó gráficos. Resultó algo como esto (gráfico para una variable):

Después de eso, Lorenz decidió reconstruir el gráfico tomando algún punto intermedio. Es lógico que el gráfico resulte ser exactamente el mismo, ya que el estado inicial y las reglas de transición no han cambiado de ninguna manera. Cuando lo hizo, sin embargo, sucedió algo inesperado. En el cuadro siguiente, la línea azul es responsable del nuevo conjunto de parámetros.

Es decir, al principio ambas gráficas van muy cerca, casi no hay diferencias, pero luego la nueva trayectoria se aleja cada vez más de la anterior, comenzando a comportarse de manera diferente.

Resultó que la razón de la paradoja radicaba en el hecho de que todos los datos en la memoria de la computadora se almacenaban con una precisión de hasta seis decimales y se mostraban con una precisión de hasta un tercio. Es decir, un cambio microscópico en el parámetro provocó una gran diferencia en las trayectorias del sistema.

Fue el primer sistema determinista con esta propiedad. Edward Lorenz le dio el nombre de "El efecto mariposa".

Este ejemplo nos muestra que a veces los eventos que creemos que no son importantes terminan teniendo un gran impacto en los resultados. El comportamiento de tales sistemas no se puede predecir, pero no son caóticos en el sentido literal de la palabra, porque son deterministas.

Además, las trayectorias de este sistema tienen una estructura. En el espacio tridimensional, el conjunto de todas las trayectorias se ve así:

Lo simbólico parece una mariposa.

Aparición

Thomas Schelling, un economista estadounidense, miró los mapas de la distribución de las clases raciales en varias ciudades de Estados Unidos y observó la siguiente imagen:

Este es un mapa de Chicago y aquí Colores diferentes representa los lugares de residencia de personas de diferentes nacionalidades. Es decir, en Chicago, como en otras ciudades de Estados Unidos, existe una segregación racial bastante fuerte.

¿Qué conclusiones podemos sacar de esto? Lo primero que me viene a la mente: la gente es intolerante, la gente no acepta y no quiere convivir con gente diferente a ellos. ¿Pero es?

Thomas Schelling propuso el siguiente modelo. Imaginemos una ciudad en forma de cuadrado a cuadros, en las celdas viven personas de dos colores (rojo y azul).

Entonces casi todas las personas de esta ciudad tienen 8 vecinos. Se parece a esto:

Además, si una persona tiene menos del 25% de vecinos del mismo color, se mueve aleatoriamente a otra celda. Y esto continúa hasta que todos los residentes no están satisfechos con su puesto. A los habitantes de esta ciudad no se les puede llamar intolerantes en absoluto, porque solo necesitan un 25% de personas que sean como ellos. En nuestro mundo, serían llamados santos, un verdadero ejemplo de tolerancia.

Sin embargo, si comenzamos el proceso de mudanza, desde la ubicación aleatoria de los residentes de arriba, obtenemos la siguiente imagen:

Es decir, obtenemos una ciudad segregada racialmente. Si, en lugar del 25%, cada habitante quiere al menos la mitad de los vecinos que son iguales a él, entonces obtendremos una segregación casi completa.

Donde Este modelo no tiene en cuenta cosas como la presencia de templos locales, tiendas con utensilios nacionales, etc., que también aumentan la segregación.

Estamos acostumbrados a explicar las propiedades de un sistema por las propiedades de sus elementos y viceversa. Sin embargo, para sistemas complejos, esto a menudo nos lleva a conclusiones erróneas, porque, como hemos visto, el comportamiento del sistema a nivel micro y macro puede ser opuesto. Por lo tanto, a menudo bajando al nivel micro, intentamos hacer nuestro mejor esfuerzo, pero resulta como siempre.

Esta propiedad del sistema, cuando el todo no puede explicarse por la suma de los elementos, se llama emergencia.

Autoorganización y sistemas adaptativos

Quizás la subclase más interesante de sistemas complejos son los sistemas adaptativos o sistemas capaces de autoorganizarse.

La autoorganización significa que el sistema cambia su comportamiento y estado, dependiendo de los cambios en mundo exterior, se adapta a los cambios, transformándose constantemente. Tales sistemas en todas partes, prácticamente cualquier socio-económico o biológico, al igual que la comunidad de cualquier producto, son ejemplos de sistemas adaptativos.

Y aquí hay un video con cachorros.

Al principio, el sistema es un caos, pero cuando se agrega un estímulo externo, se vuelve ordenado y aparece un comportamiento bastante lindo.

Comportamiento del enjambre de hormigas

El comportamiento de un enjambre de hormigas cuando busca comida es un excelente ejemplo de un sistema adaptativo construido sobre reglas simples. Al buscar comida, cada hormiga deambula al azar hasta que encuentra comida. Habiendo encontrado comida, el insecto regresa a casa, marcando el camino recorrido con feromonas.

En este caso, la probabilidad de elegir una dirección al deambular es proporcional a la cantidad de feromona (la fuerza del olor) a lo largo del camino dado y, con el tiempo, la feromona se evapora.

La eficiencia del enjambre de hormigas es tan alta que se utiliza un algoritmo similar para encontrar la ruta óptima en los gráficos en tiempo real.

En este caso, el comportamiento del sistema se describe mediante reglas simples, cada una de las cuales es de importancia crítica. Entonces, la aleatoriedad del deambular le permite encontrar nuevas fuentes de alimentos, y la volatilidad de la feromona y el atractivo del camino, proporcional a la fuerza del olor, le permite optimizar la longitud de la ruta (por camino corto, la feromona se evaporará más lentamente a medida que las nuevas hormigas agreguen su feromona).

El comportamiento adaptativo siempre está en algún lugar entre el caos y el orden. Si hay demasiado caos, entonces el sistema reacciona a cualquier cambio, incluso insignificante, y no puede adaptarse. Si hay muy poco caos, entonces se observa un estancamiento en el comportamiento del sistema.

He observado este fenómeno en muchos equipos, cuando la presencia de claras descripciones de trabajo y los procesos estrictamente regulados dejaron al equipo sin dientes, y cualquier ruido exterior lo sacó de la rutina. Por otro lado, la ausencia de procesos llevó a que el equipo actuara de manera inconsciente, no acumulara conocimiento y, por lo tanto, todos sus esfuerzos desincronizados no dieron resultado. Por tanto, la construcción de tal sistema, y ​​esta es precisamente la tarea de la mayoría de los profesionales en cualquier campo dinámico, es una especie de arte.

Para que el sistema sea capaz de un comportamiento adaptativo, es necesario (pero no suficiente):

• Franqueza... Un sistema cerrado no puede adaptarse por definición porque no sabe nada sobre el mundo exterior.
• La presencia de retroalimentaciones positivas y negativas.... Los bucles de retroalimentación negativa permiten que el sistema permanezca en un estado ventajoso ya que reducen la respuesta al ruido externo. Sin embargo, la adaptación es imposible sin retroalimentaciones positivas que ayuden al sistema a pasar a uno nuevo. la mejor condición... Si hablamos de organizaciones, los procesos son responsables de la retroalimentación negativa, mientras que los nuevos proyectos son responsables de la retroalimentación positiva.
• Variedad de elementos y conexiones entre ellos.... Empíricamente, un aumento en la variedad de elementos y el número de conexiones aumenta la cantidad de caos en el sistema, por lo que cualquier sistema adaptativo debe tener la cantidad necesaria de ambos. La diversidad también permite una respuesta más suave al cambio.

Finalmente, me gustaría dar un ejemplo de un modelo que enfatiza la necesidad de una variedad de elementos.

Es muy importante para una colonia de abejas mantener una temperatura constante en la colmena. Al mismo tiempo, si la temperatura de la colmena cae por debajo de la temperatura deseada para una abeja determinada, comienza a batir sus alas para calentar la colmena. Las abejas carecen de coordinación y la temperatura deseada está incrustada en el ADN de la abeja.

Si todas las abejas tienen la misma temperatura deseada, cuando baje, todas las abejas batirán sus alas simultáneamente, calentarán rápidamente la colmena y luego también se enfriarán rápidamente. El gráfico de temperatura se verá así:

Y aquí hay otro gráfico donde se genera aleatoriamente la temperatura deseada para cada abeja.

La temperatura de la colmena se mantiene a un nivel constante, porque las abejas están conectadas a calentar la colmena a su vez, comenzando con las más "heladas".

Eso es todo, al final quiero repetir algunas de las ideas que se comentaron anteriormente:

• A veces las cosas no son lo que parecen.
• La retroalimentación negativa lo ayuda a permanecer en su lugar, la retroalimentación positiva lo ayuda a avanzar.
• A veces, para hacerlo mejor, es necesario agregar caos.
• A veces, las reglas simples son suficientes para un comportamiento complejo.
• Aprecia la variedad, incluso si no eres una abeja.

Clase 1: Conceptos básicos de la teoría de sistemas

Los términos teoría de sistemas y análisis de sistemas, a pesar de un período de más de 25 años de uso, todavía no han encontrado una interpretación estándar generalmente aceptada.

La razón de este hecho radica en el dinamismo de los procesos en el campo de la actividad humana y en la posibilidad fundamental de utilizar un enfoque sistemático en casi cualquier problema resuelto por una persona.

La teoría general de sistemas (GTS) es una disciplina científica que estudia los conceptos y aspectos más fundamentales de los sistemas. Estudia diversos fenómenos, abstrayéndose de su naturaleza específica y basándose únicamente en las relaciones formales entre los diversos factores que los componen y en la naturaleza de su cambio bajo la influencia de condiciones externas, mientras que los resultados de todas las observaciones se explican únicamente por la interacción de sus componentes, por ejemplo, por la naturaleza de su organización y funcionamiento, y no por abordar directamente la naturaleza de los mecanismos involucrados en los fenómenos (ya sean físicos, biológicos, ecológicos, sociológicos o conceptuales)

Para OTS, el objeto de la investigación no es la "realidad física", sino el "sistema", es decir. una relación formal abstracta entre características y propiedades básicas.

Con un enfoque sistemático, el objeto de investigación se presenta como un sistema. El concepto mismo de sistema puede atribuirse a uno de los conceptos metodológicos, ya que la consideración de un objeto se investiga como un sistema o el rechazo de tal consideración depende de la tarea del estudio y del propio investigador.

Existen muchas definiciones de un sistema.

1. El sistema es un complejo de elementos que interactúan.
2. Un sistema es un conjunto de objetos junto con las relaciones de estos objetos.
3. Sistema: un conjunto de elementos en relaciones o conexiones entre sí, que forman integridad o unidad orgánica (diccionario explicativo)

Los términos "relación" e "interacción" se utilizan en su sentido más amplio, incluyendo el conjunto completo de conceptos relacionados como restricción, estructura, conexión organizacional, conexión, dependencia, etc.

Por tanto, el sistema S es un par ordenado S = (A, R), donde A es un conjunto de elementos; R es el conjunto de relaciones entre A.

Un sistema es un conjunto completo e integral de elementos (componentes) interconectados e interactuando entre sí para que se pueda realizar la función del sistema.

El estudio de un objeto como sistema implica el uso de una serie de sistemas de representaciones (categorías), entre los que se encuentran los principales:

1. La representación estructural está asociada con la asignación de elementos del sistema y las conexiones entre ellos.
2. Representación funcional de sistemas: la selección de un conjunto de funciones (acciones específicas) del sistema y sus componentes destinados a lograr un objetivo específico.
3. Representación macroscópica: entender el sistema como un todo indivisible que interactúa con el entorno externo.
4. La representación microscópica se basa en la consideración de un sistema como una colección de elementos interrelacionados. Implica la divulgación de la estructura del sistema.
5. La representación jerárquica se basa en el concepto de subsistema, obtenido por descomposición (descomposición) de un sistema que tiene propiedades sistémicas que deben distinguirse de su elemento, indivisible en partes más pequeñas (desde el punto de vista del problema que se resuelve). El sistema se puede representar en forma de agregados de subsistemas de varios niveles, constituyendo una jerarquía del sistema, que está cerrada desde abajo solo por elementos.
6. La representación procedimental presupone la comprensión de un objeto de sistema como un objeto dinámico caracterizado por la secuencia de sus estados en el tiempo.

Considere las definiciones de otros conceptos estrechamente relacionados con el sistema y sus características.

Un objeto.

El objeto de la cognición es parte del mundo real, que se distingue y percibe como un todo durante mucho tiempo. Un objeto puede ser material y abstracto, natural y artificial. En realidad, el objeto tiene un conjunto infinito de propiedades de diversa naturaleza. Prácticamente en el proceso de la cognición, la interacción se lleva a cabo con un conjunto limitado de propiedades que se encuentran en los pasillos de la posibilidad de su percepción y la necesidad del objetivo de la cognición. Por lo tanto, el sistema como imagen de un objeto se especifica en un conjunto finito de propiedades seleccionadas para la observación.

Ambiente externo.

El concepto de "sistema" aparece donde y cuando y cuando trazamos material o especulativamente una frontera cerrada entre un conjunto ilimitado o limitado de elementos. Esos elementos, con sus respectivos condicionamientos mutuos, que caen dentro, forman un sistema.

Aquellos elementos que quedaron fuera de la frontera forman un conjunto, que se denomina en la teoría de sistemas "entorno del sistema" o simplemente "entorno" o "entorno externo".

De estas consideraciones se desprende que es impensable considerar un sistema sin su entorno externo. El sistema forma y manifiesta sus propiedades en el proceso de interacción con el medio, siendo al mismo tiempo el componente protagonista de este impacto.

Dependiendo del impacto en el medio ambiente y la naturaleza de la interacción con otros sistemas, las funciones de los sistemas se pueden organizar en orden ascendente de la siguiente manera:

• existencia pasiva;
• material para otros sistemas;
• mantenimiento de sistemas de orden superior;
• oposición a otros sistemas (supervivencia);
• absorción de otros sistemas (expansión);
• transformación de otros sistemas y entornos (rol activo).

Cualquier sistema puede ser considerado, por un lado, como un subsistema de orden superior (supersistemas), y por otro lado, como un supersistema de un sistema de orden inferior (subsistema). Por ejemplo, el sistema de "taller de producción" se incluye como un subsistema en el sistema de un rango superior: "empresa". A su vez, el supersistema de "empresa" puede ser un subsistema de "corporación".

Por lo general, las partes más o menos independientes de los sistemas aparecen como subsistemas, que se distinguen según ciertas características, que poseen una independencia relativa, un cierto grado de libertad.

Componente- cualquier parte del sistema que entra en determinadas relaciones con otras partes (subsistemas, elementos).

Elemento un sistema es parte de un sistema con propiedades definidas de manera única que realizan ciertas funciones y no están sujetas a más divisiones dentro del marco del problema que se está resolviendo (desde el punto de vista del investigador).

El concepto de un elemento, un subsistema, un sistema es mutuamente transformable, un sistema puede considerarse como un elemento de un sistema de orden superior (metasistema) y un elemento en análisis en profundidad como sistema. El hecho de que cualquier subsistema sea al mismo tiempo un sistema relativamente independiente conduce a 2 aspectos del estudio de los sistemas: a nivel macro y micro.

Al estudiar en el nivel macro, la atención principal se presta a la interacción del sistema con el entorno externo. Además, los sistemas de nivel superior pueden considerarse parte del entorno externo. Con este enfoque, los factores principales son la función objetivo del sistema (objetivo), las condiciones para su funcionamiento. Al mismo tiempo, se estudian los elementos del sistema desde el punto de vista de su organización en un solo todo, el impacto en las funciones del sistema como un todo.

A nivel micro, el principal características internas sistemas, la naturaleza de la interacción de los elementos entre sí, sus propiedades y condiciones de funcionamiento.

Ambos componentes se combinan para estudiar el sistema.

Estructura del sistema.

La estructura del sistema se entiende como un conjunto estable de relaciones, que permanece inalterado durante mucho tiempo, según por lo menos durante el intervalo de observación. La estructura del sistema está por delante de cierto nivel de complejidad en términos de la composición de relaciones sobre el conjunto de elementos del sistema o, lo que es equivalente, el nivel de variedad de manifestaciones del objeto.

Conexiones- estos son elementos que interactúan directamente entre los elementos (o subsistemas) del sistema, así como con elementos y subsistemas del entorno.

La comunicación es uno de los conceptos fundamentales en el enfoque de sistemas. El sistema en su conjunto existe precisamente debido a la presencia de conexiones entre sus elementos, es decir, en otras palabras, las conexiones expresan las leyes del funcionamiento del sistema. Los vínculos se distinguen por la naturaleza de la relación como directa e inversa, y por el tipo de manifestación (descripción) como determinista y probabilística.

Conexiones directas están destinados a una transferencia funcional determinada de materia, energía, información o sus combinaciones, de un elemento a otro en la dirección del proceso principal.

Realimentación, básicamente, realizan funciones informativas, reflejando el cambio en el estado del sistema como consecuencia de la acción de control sobre el mismo. El descubrimiento del principio de retroalimentación fue un evento destacado en el desarrollo de la tecnología y tuvo consecuencias extremadamente importantes. Los procesos de gestión, adaptación, autorregulación, autoorganización, desarrollo son imposibles sin el uso de retroalimentaciones.

Arroz. - Ejemplo de comentarios

Con la ayuda de la retroalimentación, la señal (información) de la salida del sistema (objeto de control) se transmite al cuerpo de control. Aquí, esta señal, que contiene información sobre el trabajo realizado por el objeto de control, se compara con una señal que especifica el contenido y la cantidad de trabajo (por ejemplo, un plan). En caso de discrepancia entre el estado de trabajo real y planificado, se toman medidas para eliminarlo.

Las principales funciones de retroalimentación son:

1. contrarrestar lo que hace el propio sistema cuando va más allá de los límites establecidos (por ejemplo, respondiendo a una disminución de la calidad);
2. compensación de perturbaciones y mantenimiento de un estado estable de equilibrio del sistema (por ejemplo, fallas en el funcionamiento de los equipos);
3. sintetizar perturbaciones externas e internas que buscan sacar al sistema de un estado de equilibrio estable, reduciendo estas perturbaciones a desviaciones de una o varias cantidades controlables (por ejemplo, desarrollando comandos de control para la aparición simultánea de un nuevo competidor y una disminución en la calidad de productos);
4. desarrollo de acciones de control sobre el objeto de control según una ley mal formalizada. Por ejemplo, el establecimiento de un precio más alto para los recursos energéticos provoca cambios complejos en las actividades de diversas organizaciones, cambia los resultados finales de su funcionamiento, requiere cambios en el proceso productivo y económico mediante influencias que no se pueden describir mediante expresiones analíticas.

La violación de las retroalimentaciones en los sistemas socioeconómicos por diversas razones conlleva graves consecuencias. Seleccionado sistemas locales perder la capacidad de evolucionar y percibir sutilmente las nuevas tendencias emergentes, el desarrollo de perspectivas y la previsión con base científica de sus actividades durante un largo período de tiempo, la adaptación efectiva a las condiciones ambientales en constante cambio.

Una característica de los sistemas socioeconómicos es el hecho de que no siempre es posible expresar claramente los comentarios, que en ellos, por regla general, son largos, pasan por una serie de enlaces intermedios, y es difícil verlos con claridad. Las cantidades controladas en sí mismas a menudo no se prestan a una definición clara y es difícil establecer muchas restricciones impuestas a los parámetros de las cantidades controladas. Tampoco siempre se conocen las verdaderas razones por las que las variables controladas van más allá de los límites establecidos.

La conexión determinista (rígida), como regla, determina de manera inequívoca la causa y el efecto, da una fórmula claramente definida para la interacción de los elementos. La comunicación probabilística (flexible) determina una relación implícita e indirecta entre los elementos del sistema. La teoría de la probabilidad ofrece un aparato matemático para investigar estas relaciones, llamado "dependencias de correlación".

Criterios- signos mediante los cuales se evalúa la conformidad del funcionamiento del sistema con el resultado deseado (objetivo) bajo las restricciones dadas.

Eficiencia del sistema- la relación entre el indicador dado (objetivo) del resultado del funcionamiento del sistema y el realmente implementado.

Marcha cualquier sistema elegido arbitrariamente consiste en procesar los parámetros de entrada (conocidos) y los parámetros conocidos del impacto ambiental en los valores de los parámetros de salida (desconocidos), teniendo en cuenta los factores de retroalimentación.

Arroz. - Funcionamiento del sistema

Entrada- todo lo que cambia durante el curso del proceso (funcionamiento) del sistema.

Producción- el resultado del estado final del proceso.

UPC- traducción de la entrada a la salida.

El sistema se comunica con el medio ambiente de la siguiente manera.

La entrada de este sistema es al mismo tiempo la salida del anterior y la salida de este sistema es la entrada del siguiente. Así, la entrada y la salida se ubican en el borde del sistema y simultáneamente realizan las funciones de entrada y salida de los sistemas anteriores y posteriores.

La gestión del sistema está asociada con los conceptos de restricciones directas y de retroalimentación.

Realimentación- diseñado para realizar las siguientes operaciones:

• comparación de datos de entrada con resultados de salida con identificación de sus diferencias cualitativas y cuantitativas;
• valoración del contenido y significado de la diferencia;
• encontrar una solución que surja de la diferencia;
• impacto en la entrada.

Limitación- proporciona una correspondencia entre la salida del sistema y el requisito del mismo, en cuanto a la entrada al sistema subsiguiente: el consumidor. Si no se cumple el requisito especificado, la restricción no lo pasa por sí mismo. La restricción, por tanto, juega el papel de coordinar el funcionamiento de este sistema con los objetivos (necesidades) del consumidor.

La definición del funcionamiento del sistema está asociada con el concepto de "situación problema", que surge cuando hay una diferencia entre la salida necesaria (deseada) y la entrada existente (real).

Problema Es la diferencia entre sistemas existentes y deseados. Si esta diferencia no existe, entonces no hay problema.

Resolver un problema significa ajustar el sistema antiguo o construir uno nuevo que desee.

Estado del sistema Se denomina al conjunto de propiedades esenciales que posee el sistema en cada momento del tiempo.

Un biólogo austríaco que vive en Canadá y Estados Unidos, Ludwig von Bertalanffy, en 1937 presentó por primera vez una serie de ideas, que luego combinó en un solo concepto. Lo llamó Teoría de Sistemas Generales. ¿Qué es? Es un concepto científico para el estudio de varios objetos considerados como un sistema.

La idea principal de la teoría propuesta era que las leyes que gobiernan los objetos del sistema son uniformes, lo mismo para diferentes sistemas... En aras de la justicia, hay que decir que las ideas principales de L. Bertalanffy fueron establecidas por varios científicos, incluido el filósofo, escritor, político y médico ruso, en su obra fundamental "Tectología", escrita por él en 1912. AUTOMÓVIL CLUB BRITÁNICO. Bogdanov participó activamente en la revolución, sin embargo, en muchos aspectos no estaba de acuerdo con V.I. Lenin. no aceptó, pero, sin embargo, continuó cooperando con los bolcheviques, organizando el primer Instituto de transfusión de sangre en Rusia en ese momento y realizando un experimento médico. Murió en 1928. Pocas personas saben hoy que a principios del siglo XX el científico-fisiólogo ruso V.M. Bekhterev, independientemente de A.A. Bogdanov, describió más de 20 leyes universales en el campo de la psicología y procesos sociales.

Estudios de teoría general de sistemas diferentes tipos, la estructura de los sistemas, los procesos de su funcionamiento y desarrollo, la organización de los componentes de los niveles estructural-jerárquicos, y mucho más. L. Bertalanffy también investigó los llamados sistemas abiertos que intercambian energía, materia e información libres con el medio ambiente.

La teoría general de sistemas actualmente explora patrones y principios de todo el sistema como, por ejemplo, la hipótesis de la retroalimentación semiótica, la continuidad organizacional, la compatibilidad, las relaciones complementarias, la ley de la diversidad necesaria, las compensaciones jerárquicas, el principio del monocentrismo, la mínima resistencia relativa, la principio de complemento externo, teorema de estructuras recursivas, ley de divergencia y otros.

El estado moderno de las ciencias de sistemas le debe mucho a L. Bertalanffy. La teoría general de sistemas es en muchos aspectos similar en objetivos o métodos de investigación a la cibernética - la ciencia de las leyes generales del proceso de control y transferencia de información en diferentes sistemas (mecánicos, biológicos o sociales); teoría de la información: una rama de las matemáticas que define el concepto de información, sus leyes y propiedades; teoría de juegos, que analiza con ayuda de las matemáticas la competencia de dos o más fuerzas opuestas para obtener la mayor ganancia y la menor pérdida; teoría de la decisión, que analiza elecciones racionales entre varias alternativas; Análisis factorial mediante el procedimiento de identificación de factores en fenómenos con muchas variables.

Hoy en día, la teoría general de sistemas está recibiendo un poderoso impulso para su desarrollo en sinergética. I. Prigogine y G. Haken investigan sistemas de desequilibrio, estructuras disipativas y entropía en sistemas abiertos Oh. Además, de la teoría de L. Bertalanffy, disciplinas científicas aplicadas como la ingeniería de sistemas: la ciencia de la planificación, el diseño, la evaluación y la construcción de sistemas del tipo "hombre-máquina"; psicología de la ingeniería; Investigación de operaciones de la teoría del comportamiento de campo: la ciencia de administrar los componentes de los sistemas económicos (personas, máquinas, materiales, finanzas y otros); Metodología SMD, que fue desarrollada por G.P. Shchedrovitsky, su personal y estudiantes; V. La teoría de la individualidad integral de Merlín, cuya base fue en gran parte la teoría general de los sistemas de Bertalanffy antes considerada.

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MINISTERIO DE SUCURSAL DE RUSIA

Autónoma Educativa del Estado Federal

institución de educación profesional superior

"UNIVERSIDAD FEDERAL DEL SUR"

Facultad de Geología y Geografía

Conceptos de las ciencias naturales modernas

Parte 3

Teoría general de sistemas

Desarrollo metódico para el trabajo independiente

para estudiantes de 2do año

especialidad 100201 "Turismo »

SI. Cherkashina

Rostov del Don 2011

1. El papel y el lugar del enfoque de sistemas en las ciencias naturales

Palabra "sistema" traducido del griego significa "todo, compuesto de partes". Estas partes se llaman "" elementos " La última palabra es el equivalente en latín de la palabra griega "elemento" (fuego, aire, agua, tierra, ver la conferencia No. 3), es decir, "comienzo".

En la comprensión científica moderna, "el sistema es un todo único, que representa un conjunto de elementos interrelacionados". Hay otras definiciones de "sistema". Entonces, el experto en ciencias nacionales V.N.Sadovsky da 34 definiciones de la palabra "sistema". Por lo tanto, debido a la amplitud del concepto de un "sistema" de los definición científica cuál es el sistema, todavía. De hecho, cualquier objeto natural es un sistema: consta al menos de partículas elementales.

NSejemplos sistemas:

1. El sistema solar es una colección de planetas y otros cuerpos celestes ubicados en la esfera de atracción del Sol.

El cuerpo humano es un sistema de células, órganos, sistemas funcionales dentro del cuerpo humano.

Computadora: conjunto de partes (unidad del sistema, teclado, pantalla, procesador, unidad de memoria, etc.) que sirven para realizar operaciones lógicas y matemáticas complejas.

Un instituto educativo es una institución que consta de facultades, departamentos, profesores, estudiantes, locales, equipos, personal de apoyo y destinada a los fines de la educación superior.

5.Biogeocenosis: un sistema de plantas, animales y microorganismos.

junto con el suelo y las condiciones climáticas de habitación.

Cualquier sistema se puede representar mediante un dibujo (diagrama), que refleje los elementos principales y las conexiones entre ellos.

Puede verse en los ejemplos dados que consistencia como concepto más amplio que el marco de las ciencias naturales, se refiere tanto a la naturaleza (incluida la naturaleza salvaje) como a la ciencia y la cultura en general. El sistema más grande es, obviamente, el Universo.

Sucesivamente enfoque de sistemas(no solo en el marco de las ciencias naturales) se une en un todo único método sistémico y teoría general de sistemas.

"Está claro que el mundo es un sistema único, es decir, un todo coherente". F. Engels

2. Método sistémicoNS

Este método el conocimiento científico en sus principales características se conoce desde la antigüedad. Surgió simultáneamente con la ciencia como sistema de conocimiento sobre las leyes de los fenómenos estudiados y fue conocido en la Antigua Grecia en la era de la antigüedad. Una visión sistémica del mundo como un todo y sus partes individuales (es decir, un concepto sistémico) se encuentra en Platón, cuyo héroe, el profesor Timeo, habla del cuerpo mundial como un organismo vivo. Del mismo modo miró el mundo y Diógenes. Pitágoras consideraba el mundo como un sistema armonioso de números y sus relaciones. Pero Aristóteles desarrolló especialmente el método sistémico en sus obras. El creia que

"Los elementos se entienden como partes limitantes en las que los cuerpos son divisibles, pero que ya no son divisibles en otras que se diferencian de ellos en apariencia".

Aristóteles puede ser considerado el creador systemólogoyy- una ciencia que estudia los fenómenos desde el punto de vista de los sistemas. Él, como saben, sistematizó en gran medida los logros de otros científicos griegos y el sistema del mundo. Platón - Eudoxo(esferas homocéntricas) llevadas a la máxima perfección.

En épocas posteriores, las visiones sistémicas (conceptos) en las ciencias naturales no desaparecieron, sino que se transmitieron de generación en generación de científicos. Enciclopedista francés Paul Holbach (1723-1789). En 1770, en su obra "El sistema de la naturaleza", describió en detalle la primera imagen física del mundo (mecánica), que fue desarrollada por Newton y Laplace.

Así, el método sistémico en las ciencias naturales resultó ser muy productivo, aunque no absoluto, apto para todas las ocasiones.

Y el método del sistema, como cualquier otro, tiene ciertos errores (errores metodológicos). El método sistémico a menudo se denomina análisis de sistemas.

3 ... Teoría general de sistemas

diferente a método sistémico, que surgió con el advenimiento de la ciencia, teoría general de sistemas(OTC) es un producto era moderna... En este caso, OTS debe diferenciarse de systemología... Este último puede considerarse una sección metodología- ciencia de los métodos, mientras que OTS es un resultado científico (logro) análisis del sistema, es decir. teoria cientifica, que incorporó los resultados de estudios de sistemas previos.

El concepto de un enfoque de todo el sistema fue formulado por un biólogo austriaco Ludwig von Bertalanffy en los años 20. Siglo XX, aunque tuvo predecesores, incluido un naturalista nacional, economista, filósofo, científico administrativo Alexander Alexandrovich Bogdanov (1873-- 1928).

En 1927, Bertalanffy publicó el libro "The Organizational Concept", en el que fundamentó la necesidad de estudiar no solo los órganos individuales y los sistemas particulares de un organismo biológico (por ejemplo, el sistema nervioso, muscular, óseo, etc.), sino también todo el organismo. Sin embargo, esto aún no era un OTC. El concepto de OTS, relacionado con sistemas de cualquier naturaleza: biológicos, de ingeniería, sociales, etc., principalmente complejos, fue aprobado por Bertalanffy, entonces profesora asistente. Universidad de Viena, en sus conferencias científicas impartidas en la Universidad de Chicago (EE. UU.) en 1938. El texto de las conferencias, que fueron recibidas con frialdad al principio, se publicó más tarde en los EE. UU. en 1945 y 1949.

La idea rectora de Bertalanffy fue que sistemas complejos de diversa naturaleza, que tienen una composición y estructura completamente diferente(por ejemplo, organismos biológicos, industrias, ciudades, aeropuertos, etc.), están funcionando de acuerdo con las leyes generales... Y por lo tanto el conocimiento obtenido en el estudio de algunos sistemas se puede transferir al estudio de otros sistemas de naturaleza completamente diferente. Así, Bertalanffy utilizó en sus estudios por analogia.

Este logro tuvo implicaciones para las ciencias naturales y las humanidades. En primer lugar, Bertalanffy pudo ayudar a la biología, lidiando con sistemas de la naturaleza más compleja. Allanó el camino para el uso en el estudio de métodos vivos y los resultados de la física, la química, las matemáticas (especialmente el modelado matemático) y, en el futuro, la geología y la cosmología. Estos logros han ido más allá del marco de la biología y han formado un enfoque de sistemas científicos generales.

El enfoque de sistemas se estableció primero en biología, luego se trasladó a su parte aplicada: la medicina (primero a la psiquiatría, luego completamente a otras secciones), y finalmente se instaló en asuntos militares, astronáutica, lingüística, gestión de la producción, estudios culturales, historia y, por supuesto, en todas las ramas de las ciencias naturales. Así, a mediados de los años 50 del siglo XX. el enfoque de sistemas en la ciencia se volvió universal, y en la URSS el desarrollo productivo de las aplicaciones científicas y económicas de este enfoque se inició en los años 60 del siglo XX. En la actualidad, la investigación de sistemas se está desarrollando con éxito en todo el mundo, aunque la euforia de las posibilidades supuestamente ilimitadas de OTC ya ha pasado.

Para familiarizarse con las principales disposiciones de la OTS, es necesario introducir los conceptos básicos relacionados con ella. Además del concepto anterior de SISTEMA, la OET utiliza los siguientes conceptos (definiciones):

1) ELEMENTO - una parte integral del sistema, que en las condiciones de consideración se considera indivisible. Los elementos pueden ser iguales o diferentes.

Ejemplos: átomos en una molécula; estudiantes en grupo; planetas, cometas, meteoros del sistema solar; axiomas, postulados, teoremas, ecuaciones, lemas en matemáticas; y etc.

2) SUBSISTEMA - una parte integral del sistema, que en las condiciones de consideración se considera divisible en elementos en relación con los cuales actúa como un sistema.

Ejemplos: el sistema cardiovascular en el cuerpo; centro de control de misión en el cosmódromo; Industria minera; grupo de estudiantes, etc.

Puede haber muchos subsistemas en el sistema, pueden estar "anidados" uno en otro o existir por separado. Pero en ambos casos, la relación entre elementos, subsistemas y sistema es siempre de naturaleza subordinada, es decir, los (elementos) "inferiores" obedecen al (subsistema) "superior", que a su vez obedece a lo "superior". (sistema). Al mismo tiempo, se introduce el concepto de nivel de organización. La secuencia de niveles de subordinación en el sistema se llama "jerarquía" en griego. "Sagrada autoridad"). Este último término penetró en la OTC en el siglo XX. de la terminología cristiana-eclesiástica que existía ya en el siglo quinto. norte. NS.

3) ENTORNO (externo, circundante): el entorno del sistema (generalmente material), en el que permanece y con el que interactúa en un grado u otro.

Dado que el entorno rodea al sistema, su nombre se utiliza a menudo en combinación con las palabras "entorno", "externo".

Ejemplos: líquido intercelular que rodea a las células biológicas; vacío en relación con partículas elementales; disolvente en relación con el soluto; taller de producción en relación con los trabajadores; y etc.

También se suele utilizar un término de resumen. ambiente interno... Se refiere al entorno ubicado dentro del sistema (subsistema). Por ejemplo, la sangre es uno de los medios internos del cuerpo, pero es ... ambiente externo para los elementos sanguíneos: eritrocitos, leucocitos, plaquetas, etc. Así, diferencia fundamental entre externos y ambientes internos no, todo depende de las condiciones de consideración... El ya mencionado A. A. Bogdanov en su obra "Ciencia Organizacional General" (1927) señaló acertadamente:

"Las bacterias que causan enfermedades se multiplican dentro del cuerpo, pero funcionalmente son un entorno externo para él".

Además, tampoco existe una diferencia fundamental entre el sistema y el entorno: todo depende de nuevo del punto de partida. El medio ambiente puede verse como un sistema, luego antiguo sistema se convertirá en el medio ambiente. Por ejemplo, la lava volcánica en una boquilla volcánica puede verse como un sistema, entonces la boquilla será el medio. Si la lava se considera un medio, entonces la boquilla se convierte en un sistema.

Las interrelaciones del sistema, subsistema, entornos y elementos externos e internos se muestran esquemáticamente en la figura 1, donde, por simplicidad, los elementos se muestran solo dentro de un subsistema de seis;

Arroz. 1. Esquema de relaciones en el sistema

4) COMPOSICIÓN: un conjunto de elementos del sistema. Puede ser: a) calidad cuando solo se indica la certeza cualitativa de los elementos; por ejemplo: portero, defensores, mediocampistas, delanteros de un equipo de fútbol; iones de sodio y cloro en un cristal de cloruro de sodio; B) cuantitativo cuando no sólo se establece la definición cualitativa de los elementos, sino también su relación cuantitativa; por ejemplo: en solución fisiológica de cloruro de sodio disuelto al 0.9%, 99.1% - agua; 958 de oro: 95,8% de oro, 2,0% de plata y 2,2% de cobre;

5) ESTRUCTURA - la disposición mutua de elementos en el sistema, es decir de hecho, la estructura interna del sistema en contraposición a la forma - la estructura externa. Ejemplos: estructuras atómicas, moléculas, células del cuerpo, estructura del sistema solar, dispositivo, etc.

Para establecer la estructura de los objetos, utilice análisis estructural... Puede ser destructivo (hacer cortes de tejidos biológicos para microscopía, hacer secciones delgadas de muestras geológicas, etc.) o no destructivo (fluoroscopía del tórax, escaneo ultrasónico de rieles de ferrocarril para revelar grietas ocultas, etc.). La estructura revelada puede registrarse (por ejemplo, en una película fotográfica) o describirse esquemáticamente (Fig. 2).

Arroz. 2. Diferentes formas de representar la estructura de una molécula de agua.

Estructura Juntos con composición el sistema lo define propiedades básicas(físico, químico, biológico). Con la misma composición de diferentes sistemas, sus estructuras pueden diferir, y esto conlleva un cambio de propiedades. Por ejemplo, los mismos átomos de carbono C incluidos en la estructura molecular del grafito o el diamante dan propiedades completamente diferentes de estas sustancias (color, fuerza, etc.);

6) ESTADO - una característica integral de manifestación en este momento propiedades temporales del sistema, en función de todas las características de su estructura y composición. Ejemplos: el estado de la actividad solar en un día en particular; el estado del gas en un cierto volumen en un momento dado; el estado psicológico previo al inicio del atleta; enfermedad de una persona durante una epidemia; etc. Para describir un estado, existe un conjunto de características y parámetros de estado. Las características del estado reflejan, por así decirlo, su carácter en este momento. Estas características incluyen:

estado de equilibrio y desequilibrio;

estabilidad e inestabilidad del equilibrio;

equilibrio estático y dinámico;

estado inicial, intermedio, final y actual, etc.

Los parámetros de estado incluyen ciertos valores, cuyos valores numéricos son actualmente suficientes para determinar sin ambigüedades el estado integral del sistema. Por ejemplo, para 1 mol de un gas ideal, su estado se especifica de forma única mediante la ecuación de Clapeyron:

Para esta ecuación, los parámetros del estado del sistema son p, V y T. De estos, solo dos (cualquiera) son independientes, el tercer parámetro se establece de manera única a partir de la ecuación anterior. El número mínimo de parámetros suficientes para describir el estado del sistema se denomina número de grados de libertad del sistema. 1 mol de un gas ideal (así como una masa constante de un gas de cierta composición química) tiene dos grados de libertad;

7) PROCESO: un cambio en el estado del sistema a lo largo del tiempo, a veces llamado proceso del sistema. Ejemplos: el proceso de recuperación de un paciente, una reacción química (un proceso con la transformación de sustancias); proceso físico (sin transformación de sustancias: evaporación, fusión, etc.); procesos interestelares; procesos políticos; etc.

El proceso es una de las formas de movimiento de la materia, por lo que esta característica del sistema se dará con más detalle en la conferencia No. 9.

4. Clasificaciónsistemas

Los sistemas se clasifican de diversas formas utilizando diferentes criterios. Algunas clases de sistemas son independientes entre sí, algunos están interconectados. Considere las características de clasificación utilizadas en la división de sistemas. 1) Por composición los sistemas se dividen en:

¦ material- representando agregados de objetos materiales:

Ejemplos; mundo animal, vegetación, humanidad,

transporte, bibliotecas, etc.

Estos sistemas se pueden dividir en naturales (naturales) y artificiales (artificiales). Los sistemas materiales también se denominan físicos, reales, materiales;

¦ ideal son productos del pensamiento humano. Ejemplos: sistemas numéricos, sistemas teatrales, sistemas de formación y educación, teorías científicas, enseñanzas religiosas, etc. Estos sistemas también se denominan abstractos, simbólicos.

2) Por comportamiento con el tiempo, los sistemas se dividen en:

¦ estático- tales sistemas, cuyo estado prácticamente no cambia con el tiempo.

Ejemplos: desiertos, montañas, sistema solar, gas en un recipiente cerrado, cánones de iglesias, etc.

Estos sistemas también se denominan sistemas estáticos.

¦ dinámica- sistemas, cuyo estado cambia notablemente con el tiempo.

Ejemplos: clima, situación del tráfico, lenguajes de programación, pieza musical (interpretada), juego de ajedrez, reacción química, etc.

Estos sistemas también se denominan sistemas dinámicos.

Es imposible trazar un límite claro entre sistemas estáticos y dinámicos, todo depende de las condiciones de consideración y la escala de tiempo.

A su vez, los sistemas dinámicos se dividen en:

¦ determinista cuyos estados futuros pueden predecirse con precisión se derivan de estados anteriores.

Ejemplos: Eclipses solares (las posiciones relativas de la Tierra, la Luna y el Sol), el cambio de estaciones, los sistemas de control de tráfico mediante semáforos, el funcionamiento de una máquina de fábrica, etc.

¦ vprobabilístico, para los cuales sus estados futuros no pueden predecirse con precisión, sino que solo son susceptibles de predicción probabilística.

Ejemplos: movimiento browniano (coordenadas de partículas que sufren ~ 1021 impactos moleculares por segundo), clima en una semana, evaluaciones de una gran parte de los estudiantes en exámenes, victorias en competiciones deportivas, etc.

Los sistemas probabilísticos también se denominan estocásticos. Por lo general, los sistemas biológicos son probabilísticos.

¦ Ddeterminista-caótico- este es un tipo de sistemas relativamente nuevo en la ciencia, no es intermedio (límite) para los dos primeros. Este tipo de sistemas está asociado con la transición mutua de caos y orden (es decir, determinismo y estocasticidad) y se discutirá en detalle en la conferencia No. 13. 3) Por interacción con el entorno, los sistemas se dividen en: 4 - cerrados - aquellos sistemas que no intercambian con el entorno su entorno, materia y campo, o más bien dicho intercambio en las condiciones de consideración, pueden ser despreciados.

Ejemplos: sistemas mecánicos conservadores (conservando masa y energía), té en un termo, galaxias estables en el vacío del espacio, instalaciones subterráneas de almacenamiento de petróleo, etc.

¦ abierto- a diferencia del primero, intercambian materia y campo con el medio ambiente.

Ejemplos: todos los organismos vivos, mares y océanos, suelos, sol, sistemas de comunicación, empresas industriales, asociaciones públicas, etc.

Los sistemas cerrados también se denominan cerrado, o aislado, y abiertos - abierto, o sin aislamiento. Además, de acuerdo con los modernos conceptos científicos refinados de las ciencias naturales, la calidad agentes de cambio entre el sistema y el medio ambiente, no es la sustancia y el campo lo que debe indicarse, sino materia, energía e información.

Finalmente, cabe señalar que no existen sistemas puramente cerrados en la naturaleza y la sociedad, al menos por razones dialécticas. Por tanto, los sistemas cerrados son un ejemplo de modelo científico especulativo.

¦simple - sistemas que constan de un número relativamente pequeño de elementos y relaciones simples entre ellos, generalmente estos son sistemas técnicos.

Ejemplos: reloj, cámara, plancha, muebles, herramientas, escoba, libro, etc.;

¦ complejos: sistemas que constan de una gran cantidad de elementos y relaciones complejas entre ellos; tales sistemas ocupan un lugar central en la sistematización y la OTS.

Ejemplos: todos los sistemas biológicos, desde células hasta comunidades de organismos, asociaciones industriales, estados, naciones, galaxias, sistemas técnicos complejos: computadoras, misiles, centrales nucleares, etc.

Los sistemas complejos también se denominan sistemas "grandes" o "muy grandes". En la abrumadora mayoría de los casos, son al mismo tiempo sistemas probabilísticos (ver arriba), pero a veces también hay sistemas deterministas y altamente organizados: un reflejo defensivo innato en un gato, la posición de los planetas, asteroides Sistema solar, desfile militar, etc.

¦ Útil- sistemas capaces de simular y predecir una situación y elegir una forma de comportamiento (cambio de estado): debido a la percepción y el reconocimiento de influencias externas, la capacidad de analizarlo y compararlo con sus propias capacidades y elegir una u otra variante de comportamiento para alcanzar el objetivo.

Ejemplos: rover lunar, rover, brazos robóticos, enjambres de abejas, manadas de animales, bancos de peces, misiles autoguiados, bandadas de aves migratorias, etc.

Los sistemas con propósito poseen un cierto conjunto de "conocimientos" sobre sí mismos y sobre el medio ambiente, en otras palabras, tienen un tesauro (del griego "Tesorería"), un depósito de información sobre la realidad inherente a un individuo (o una comunidad de individuos), con la capacidad de percibir nueva información y acumular una experiencia. Los sistemas intencionados suelen tener la capacidad, en términos filosóficos, de anticipar el reflejo de la realidad. Por ejemplo, los árboles acumulan humedad en vísperas de una sequía, los pájaros construyen nidos incluso antes de que aparezcan los futuros polluelos, etc.

¦ Desenfocado- sistemas que no poseen las propiedades consideradas; son mayoría y los ejemplos son obvios.

Entre los sistemas objetivo, destaca una clase, denominada

¦ autoorganizado- sistemas capaces de cambiar independientemente su estructura (a veces composición), el grado de complejidad para adaptarse mejor (adaptarse) a las condiciones ambientales cambiantes.

Ejemplos: la producción de anticuerpos protectores por parte del cuerpo cuando entran proteínas extrañas: antígenos, por ejemplo, con bacterias patógenas; cambios en el cuerpo de naturaleza protectora en la lucha contra la enfermedad, la conexión de aves en bandadas de una determinada especie antes de un vuelo largo, la movilización de sus habilidades mentales y el comportamiento de los estudiantes antes de los exámenes, etc.

Los sistemas autoorganizados también se denominan autoajustable, reconstruible.

5. Las conexiones son el concepto más importante en la teoría general de sistemas.

Los enlaces son las características de la interacción de elementos en el sistema y la implementación de su estructura.

Este es el concepto básico de OTS, en ausencia (ruptura, disolución) de conexiones, el sistema en su conjunto deja de existir y se desintegra en elementos: una computadora se convierte en un conjunto de componentes de radio, una casa se convierte en un conjunto de ladrillos , un organismo vivo se convierte en un conjunto de elementos químicos (con tiempo después de la muerte), etc.

Es la presencia de conexiones en el sistema lo que determina sus nuevas propiedades, que los elementos del sistema, incluso su suma, no tienen. Tal efecto super-acumulativo de los elementos conectados en un sistema se llama efecto sistémico, o efecto de ensamblaje, o emergencia (del inglés "emergencia de un nuevo").

Ejemplos de efecto sistémico:

a) en física: el núcleo de un átomo tiene una energía reducida en comparación con la energía de un conjunto de nucleones, los elementos de este núcleo;

b) en química: las propiedades químicas de las moléculas de agua (H 2 0) difieren de las propiedades químicas del hidrógeno (H) y del oxígeno (O); el último sin un compuesto químico nada

no se disuelven, sino que forman una "mezcla explosiva";

c) en biología: moléculas de ácido fosfórico, azúcar (desoxirribosa), bases nitrogenadas, que se encuentran dispersas y al azar en un estado disuelto en un tubo de ensayo, no son capaces de nuclear y desarrollar un organismo vivo, y se combinan en una molécula de ADN. colocados en una célula viva son capaces de ... Comunicación estructura de la molécula de ciencias naturales

Las propiedades super totales de los elementos del sistema, es decir, el efecto sistémico, distingue el sistema de un conjunto simple de elementos para los que se cumple el principio de superposición, es decir, la manifestación independiente de las propiedades de los elementos (cada uno de ellos). se comporta como si no hubiera otros) y obteniendo puramente el efecto total de su acción (suma geométrica de vectores de fuerzas, velocidades, aceleraciones, etc. - en mecánica; suma algebraica vibraciones ligeras en óptica, etc.).

Así, las conexiones entre los elementos del sistema determinan su mutua influencia entre sí, mientras que las propiedades y características de los elementos cambian: algunas propiedades se pierden, otras se adquieren. Esto lo sabía Aristóteles en el siglo IV. antes de Cristo NS. :

"Una mano separada físicamente de un cuerpo humano ya no es una mano humana".

Clasificación de enlaces

Existe una clasificación diversa de conexiones entre elementos, que no es inferior en número a la clasificación de sistemas (ver arriba), pero más compleja en contenido. Por lo tanto, esta sección considerará los principales tipos de enlaces con una ilustración de sus ejemplos:

1) Por tipo y finalidad, las conexiones se dividen en:

genético- como cuando un elemento (elementos) es el antepasado del otro (otros).

Ejemplos de: padres e hijos; sustancias iniciales y productos de reacciones químicas; rangos de radiactividad en física atómica; morfogénesis de rocas sedimentarias en geología; secuencias de transformaciones estelares en astronomía, etc.;

interacción de comunicación- como cuando los elementos interactúan al mismo tiempo, influyendo entre sí.

Ejemplos: nervios y músculos en órganos, depredadores y presas en hábitats comunes, ríos, mares y océanos de la superficie terrestre, ingenieros, técnicos y trabajadores en producción, etc.;

gestión de la comunicación- como cuando algunos elementos del sistema controlan el comportamiento de otros elementos.

Ejemplos de: sistema nervioso central y órganos periféricos; reglas de tráfico y flujos de tráfico; líderes y subordinados en la organización; etc .;

transformación de la comunicación- como cuando algunos elementos afectan la transición del sistema de un estado a otro o de una estructura a otra.

Ejemplos de: catalizadores en reacciones químicas; calentadores de fusión; terremotos en asentamientos; sistemas de formación en formación avanzada, etc. Los límites entre los tipos de enlaces enumerados son vagos y los enlaces específicos no siempre pueden atribuirse a una clase específica.

2) Por el grado de acción las conexiones se dividen en:

a) difícil- aquellos en los que la acción del enlace está rígidamente predeterminada y el resultado de la acción de un elemento sobre otro es inequívoco.

a) b)

Ejemplos de: uniones mecánicas en la máquina de coser, uniones entre los huesos del cráneo humano, uniones adhesivas de zapatos, crecimientos de hongos en los árboles, vetas de carbón subterráneas, el sistema de raíces de las plantas en el suelo, etc.;

B) flexible- aquellos en los que la acción del enlace permite cierta libertad de opciones para el comportamiento de los elementos enlazados.

Ejemplos de: articulaciones, grupos musculares, corrientes oceánicas, puentes colgantes, cubiertas de libros, fijación de glaciares y capas de nieve en las montañas, etc.

No se debe pensar que las conexiones rígidas se realizan necesariamente por medio de conjuntos mecánicos rígidos, cuerdas, cadenas, formaciones sólidas. El vínculo gravitacional (por ejemplo, entre el Sol y la Tierra, la Tierra y la Luna, etc.) también es rígido, aunque "invisible". Lo mismo puede decirse de la conexión electromagnética dentro de los átomos y moléculas.

De gran importancia en biología (zoología) son los llamados eslabones alimentarios e incluso las cadenas alimentarias. Las abejas se alimentan solo de néctar, las vacas se alimentan de pasto (conexión rígida), los peces y los humanos son casi omnívoros (conexión flexible).

3) Por foco las conexiones se dividen en:

¦ derecho- aquellos en los que un elemento afecta al otro, sin experimentar la influencia de este último; por lo general, el primer elemento es dominante y el segundo es subordinado.

Ejemplos: "La orden del comandante es la ley para el subordinado", el estilo autoritario de liderazgo; el efecto hipnótico de una serpiente sobre un roedor; una avalancha que desciende de la montaña; tiro al blanco; erupción; etc .;

¦ neutral- los que no tienen dirección; normalmente existen entre elementos del mismo tipo y los combinan en un sistema.

Ejemplos: conexiones entre vagones en un tren; entre moléculas en un cristal; entre atletas en un equipo; entre individuos comunes en una bandada de pájaros; entre nucleones en el núcleo de un átomo; etc .;

¦ marcha atrás- aquellos en los que un elemento actúa sobre otro (conexión directa), mientras experimenta la acción del segundo sobre sí mismo (retroalimentación). Así, en contraste con la acción directa del elemento dominante sobre el subordinado sin influencia hacia atrás (ver arriba), la influencia hacia atrás surge aquí. Al mismo tiempo, no hay retroalimentación sin una directa.

Ejemplos de: deportes de combate, reflejos fisiológicos, colisiones de billar, disolución de sustancias, fricción de movimiento, evaporación de líquidos en un recipiente cerrado, etc.

Dado que la retroalimentación afecta al elemento, la fuente de influencia, dicha influencia puede, en principio, ser triple: estimular la influencia de la fuente, suprimirla o no cambiarla. El último tipo de retroalimentación práctico no tiene, puede excluirse de la consideración o atribuirse a un tipo de conexión directa (ver arriba). Los otros dos tipos son importantes tanto en la práctica como en OTC.

retroalimentación sobre el desempeño están divididos en:

¦ retroalimentaciones positivas, en el que la retroalimentación mejora el efecto del elemento: la fuente en el receptor del efecto.

Ejemplos de: balanceo de un columpio, generación de ondas de radio, derretimiento de la nieve en primavera (los claros oscuros se calientan más con el sol), incendios forestales, reacciones químicas en cadena (ignición de pólvora, etc.), explosiones atómicas, ataques epilépticos, epidemias de gripe, pánico en una multitud, cristalización en soluciones, el crecimiento de barrancos, etc.;

¦ retroalimentaciones negativas, en el que la retroalimentación atenúa el efecto de la fuente en el receptor del efecto.

Ejemplos de: reflejos pupilares (constricción de la pupila con luz brillante, dilatación en la oscuridad), aumento de la sudoración con el calor, cierre de los poros ("piel de gallina") con el frío; termostatos en refrigeradores, termostatos, acondicionadores de aire; saturación de vapores de gas, inhibición trascendental del cerebro, etc.

Cabe señalar que la retroalimentación juega un papel fundamental en el funcionamiento de los sistemas naturales y sociales, incluidos los sistemas técnicos. Proporcionan regulación, autosuficiencia, autodesarrollo, supervivencia, adaptación de sistemas en condiciones ambientales cambiantes. El papel más importante en estos procesos son las retroalimentaciones negativas, que permiten neutralizar o suavizar significativamente la influencia de las influencias ambientales adversas en el sistema, especialmente los organismos vivos.

Tarea de autoaprendizaje

· Elegir cualquier sistema natural (biológico, químico, físico, geográfico, ecológico, etc.) y caracterizarlo desde el punto de vista OTS.

· ¿Cómo se pueden aplicar los conocimientos OTC al turismo?

SOBRE. Lipovko... Conceptos de las ciencias naturales modernas. Libro de texto para universidades. - Rostov del Don. De-en "Phoenix", 2004, pág.

Bertalanffy L. vonTeoría general de sistemas --Revisión crítica / En el libro: Investigación sobre teoría general de sistemas), Moscú: Progreso, 1969, págs.23--82. Sobre idioma en Inglés: L. von Bertalanffy, Teoría general de sistemas - Una revisión crítica // Sistemas generales, vol. VII, 1962, pág. 1-20.

A. A. Bogdanov Tectología: Ciencias Organizacionales Generales - Moscú: Finanzas, 2003.

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